环氧树脂防腐涂料

10082683  周超（材制080）

据报道, 世界上每年因腐蚀造成的损失高达几千亿美元, 近几年, 我国每年因腐蚀损失也达上千亿元人民币。因此, 搞好防腐涂料的开发和应用非常重要。在各种防腐技术中, 涂料的防腐技术应用最广泛。据日本有关方面的调查表明, 在金属表面处理耐腐蚀材料、防锈油、缓蚀剂、电化学保护等防腐技术措施中, 防腐涂料的投资占防腐总投资的62.6% 。由此可见, 防腐涂料所居的重要地位及其广阔的发展前景。环氧树脂是防腐涂料中最主要的一类。环氧树脂是平均每个分子含有两个或两个以上环氧基的热固型树脂。环氧树脂以其易于加工成型、固化物性能优异等特点被广泛应用, 并通过环氧结构改性、橡胶改性、填充无机填料、膨胀单体改性等制成防腐涂料。环氧树脂涂料有优良的物理机械性能, 最突出的是对金属的附着力强、固化收缩率低; 另外, 它的耐化学药品性和耐油性也很好, 特别是耐碱性非常好。环氧涂料形成涂膜的优异“湿态”粘接力，是其他涂料望成莫及的。另外，环氧树脂涂料还有特殊的保护效能，如对水泥制品的防渗透、对橡胶制品的防老化、对车间的防静电和防特殊介质侵蚀等。

环氧树脂是指在分子结构上含有两个以上环氧基—CH(O)CH—的高分子化合物。通过与其他基团的交联使其具有良好的化学稳定性，因为可用于制造防腐涂料。适宜制造防腐涂料的有三类：双酚A型、诺伏腊克型和双酚F型。用量最大的是双酚A型。

双酚A型环氧树脂由双酚A（二酚基丙烷）与环氧氯丙烷缩合而得。分子结构式可用下式表示：

双酚A型环氧树脂分子式

n代表缩聚度，一般n=0～20，线型环氧树脂n>25，可高达100。n值越高，相对分子量越大，树脂软化电越高。

诺伏腊克型环氧树脂是由苯酚或领甲基苯酚甲醛缩合物与环氧氯丙烷反应制成，又称苯酚甲醛环氧树脂或甲酚甲醛环氧树脂。有多种异构体，苯酚甲醛环氧树脂结构式示意如下：

苯酚甲醛环氧树脂结构式

n=0.2～0.6，相当于管能度为2.2～3.6。该类环氧树脂的每个链节含有2个以上的环氧基，成膜时交联密度大，耐高温、耐化学腐蚀性能好，但漆膜硬度太高，脆性大，适宜制造粉末涂料。

双酚F型环氧树脂以双酚F与环氧丙烷为原料制得。双酚F环氧树脂的分子结构与苯酚甲醛环氧树脂相似，但相对分子质量非常低。双酚F有三个异构体，因为双酚F环氧树脂也有三种异构体，结构式如下：

双酚F环氧树脂三种结构式

双酚F环氧树脂的芳环用—CH2—连接，链节内选装较双酚A环氧树脂容易，所以黏度低，无结晶性，适宜与其他环氧树脂配合，制造高固体分和无溶剂防腐蚀涂料。

环氧底漆对于适当处理的金属表面具有良好的附着力，漆膜坚硬，耐各种飞机使用的介质，具有良好的抗腐蚀能力。广泛用于各种飞机。环氧树脂经植物酯化后的基料与颜料、填料研磨成色浆，再加入少量氨基树脂、催干剂和溶剂可制成我国目前大量使用的环氧底漆——锌黄环氧酯底漆。防锈颜料是铬酸锌，对镁和铝合金具有良好的抗腐蚀能力。漆膜坚韧、附着力好、耐水、耐久。与醇酸底漆、丙烯酸底漆比较，锌黄环氧树脂底漆性能更好。主要用于各种飞机的内部框架、铝型材、部件、设备和铝蒙皮的内表面。环氧底漆有单组份的锌黄环氧酯底漆和双组份的环氧聚酰胺底漆。锌黄环氧聚酰胺底漆与聚氨酯面漆配套使用，可用于客机和军用飞机。双组份的环氧聚酰胺底漆与单组份的锌黄环氧酯底漆相比，它的附着力、柔韧性、保光性和耐节制性更好。双组份的环氧聚酰胺底漆，一个组分为环氧树脂，溶剂是丙酮类、芳香烃类和醇类混合溶剂；另一个组分是固化剂，低分子量聚酰胺树脂。聚酰胺树脂中活性官能团氨基与环氧树脂中的环氧基反应，交联成网状结构体，具有很好的弹性和附着力。聚酰胺树脂不仅是环氧树脂的固化剂，还是一种增塑剂，使树脂能够长期保持韧性，改进环氧树脂发脆的缺点，而且固化反应能够在常温下进行。

锌黄环氧聚酰胺底漆配方举例

环氧沥青涂料是双组分包装的高档舰船船底防锈底漆，其参考配方如下：

环氧沥青涂料参考配方

1、优异的附着力，环氧树脂结构中含有极性基团，与底材有优异的黏附力；

2、优良的力学性能，高分子量的树脂结构在固话交联成膜后使其具有优良抗冲击强度、硬度和耐磨性；

3、优异的防腐蚀性能，环氧树脂具有良好的抗碱性和耐化学介质腐蚀性，沥青又具有良好的耐水性和耐酸性，因此环氧沥青涂料具有优异的防腐蚀性能；

4、固体分含量高，可配制高固体分涂料；

5、价格低，可减少涂料成本；

6、其缺点是沥青具有渗色现象，会“污染”面漆，不宜使用在水线及水线以上部分，同时煤焦沥青是有毒的致癌物质，在许多国家已逐步禁止使用。

纯环氧涂料是用环氧树脂、防锈颜料、填料、功能添加剂、溶剂和固化剂组成，分甲、乙二组分包装。环氧树脂涂料解决了环氧煤沥青涂料的有毒问题，是现最常用的高挡防锈底漆。其参考配方如下：

纯环氧树脂涂料参考配方

1、优异的附着力，环氧树脂结构中含有极性基团，与底材有优异的黏附力；

2、优良的力学性能，高分子量的树脂结构在固话交联成膜后使其具有优良抗冲击强度、硬度和耐磨性；

3、优异的防腐蚀性能，环氧树脂具有良好的抗碱性和耐化学介质腐蚀性，环氧树脂固化成膜后其漆膜具有优异的屏蔽性，因此具有良好的耐水性；

4、固体分含量高，可配制高固体分涂料，随着环氧树脂品种的增多，实际无毒及低黏度固化剂品种的出现，环保型无溶剂涂料的发展将是纯环氧树脂涂料的发展方向；

5、缺点是漆膜初期硬度高，柔韧性差，需添加适当的增塑剂进行改性。

纯环氧树脂涂料受它本身特点的影响，将是今后舰船船底防锈涂料的主要品种，随着固化剂品种的增多，特别是低温固化剂的出现，使纯环氧涂料客服了其低温无法使用的缺点，成了一年四季、从南到北均可使用的产品，必将为更多的涂料生产厂家和用户使用。

目前，环氧树脂全球产量过剩且设备利用率不高，消费能力增长不足。生产厂商竞争激烈，国外产品品种丰富且质量好。而国内虽然产量高，但生产技术落后，装置陈旧，产品质量差，品种单一，普通牌号多，特种环氧树脂少，加之竞争激烈，利润率低。另外，众多环氧树脂生产厂三废没有进行处理，对环境污染较重。

由于激烈的竞争、利润率降低，生产厂商开始注重产品结构调整，特种环氧树脂比例升高。环氧树脂生产企业十分注重特种环氧树脂的开发、生产。例如美国的溴化环氧树脂已占总量的14%，邻甲酚醛环氧树脂已占总量的3%。并且重视科学研究，为了满足用户需求，促进产品销售，世界各大环氧树脂生产厂家都非常重视环氧树脂的应用研究，特别是汽巴-嘉奇，巴克利特、东都化成等。他们将基础环氧树脂根据不同用途制成具有相应特性的专用料，给用户提供环氧树脂配合料及相应的应用技术。

环氧树脂在涂料领域，向高固含量、无溶剂化和水溶性化方向发展。美国环氧涂料已超过了醇酸涂料和丙烯酸涂料，主要用于窗口器和密封，西欧主要用于饮料包装，中国主要用于生罐用涂料和防护涂料。目前，国外纯环氧涂料生产呈现下降趋势，仅占2.6％，而环氧/聚酯粉末涂料已上升到50％左右。此外，大量使用的还有环氧/丙烯酸粉末涂料。从总的发展趋势看，今后环氧涂料发展方向是超薄膜化及100℃以下低温固化和高温快速固化等新型品种。并且开始向环氧树脂复合材料方向研究发展。

参考文献

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