环氧乳胶涂料适用期的确定.doc

环氧乳胶涂料适用期的确定.txt世上有三种人：一是良心被狗吃了的人，二是良心没被狗吃的人，三是良心连狗都不吃的人。丶爱情是个梦，而我却睡过了头 本文由to3011989贡献 pdf文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。 第 38卷第 8期 2008年 8月 涂料工业 PA I & COAT I NT NGS I NDU STRY V o.l 38 N o 8 . Aug 2008 . 环氧乳胶涂料适用期的确定 郭清泉 , 傅维勤 , 陈焕钦 1 1 2 ( 1 广东工业大学轻工化工学院, 广州 510006 2 华南理工大学化工与能源学院, 广州 510640) . ; . 摘 要: 环氧乳胶涂料是一种环保型涂料, 但在施 工过程 中, 反 应性能 与溶剂 型环氧 涂料相 比存在 较大差距。 通 过对双组分环氧乳胶涂料和溶剂型涂料混合过程 中体系黏度、 制备漆膜层的硬度和光 泽变化进行 研究, 认为因固化 机 理不同导致其适用期不同, 建议环氧乳胶涂料不采用体系黏度而通过漆膜光泽变化指标来反 映适用期。 关键词: 环氧乳胶涂料; 适用期; 黏度; 光泽; 硬度 中图分类号: TQ 630 7 文 献标识码: B 文章编号: 0253- 4312( 2008) 08- 0045- 03 D eterm ination of Pot L ife of Epoxy Em ulsion Coatings Guo Q ingquan , Fu W eiqin , Chen huanq in 1 1 2 ( 1. Faculty of Chem ical Eng ineering and Ligh t Industry, G uangdong University of T echno logy, Guangzhou 510006, China; 2. School of Chem ical and E nergy Eng ineering, South Ch ina University of T echno logy, Guangzhou 510640, China) Abstract Environm enta l friend ly coating s are the deve lo pm ent trend in coat ing industry Epoxy em ul : . sion coatings as one of environ enta l friendly coatings are becom ing m ore and m ore i po rtance and grow th , m m qu ickly. But th e perfor ance of epoxy e u lsion coatin gs are still low er than solvent- based products T his m m . paper studies the changes of v iscosity fil hardness and gloss during the m ix ing process of tw o com ponent , m epoxy emu lsio n coat ings and so lven t coat ings. T he po tlife o f these tw o k inds of coatings are different because of th e different curing m echanism. It is suggested that the po tlife of epoxy em ulsio n coatings would be deter m in ed by th e change o f f il g lo ss not by the v iscosity m . K ey W ords epoxy e ulsion coatin gs potlife gloss hardness; v iscosity : m ; ; ; 0 引 言 1 原料与方法 1 1 原料与仪器 . 在发达国家, 环氧 乳胶涂 料是 发展 比较 成熟 的一 类水 性 涂料, 而国内由于技术水平和生活水 平的限制, 这 几年才 得到 重视, 显示出快 速发 展势 头 1- 2 。 但是 因为 对双 组分 水性 乳 胶涂料固化过程 中发 生的 变化研 究很 不透彻, 施 工时 大多 依 靠溶剂型环氧涂 料适 用期 的经验, 导 致目前 市面 上应 用的 环 氧乳胶涂层大多性能 不佳 3 。 适用期也称为 活化寿 命, 是双 组分 或多 组分 涂料 所特 有 的。其具体含义是指涂料的多 个组分混合 以后到 不能使 用之 前的这一段时间 4 。双组分环氧乳 胶涂料同 样也存在一 个适 用期, 但是与溶剂 型环氧 涂料 的判 断标 准完 全不 同。本研 究 通过双组分环氧乳胶 涂料和双组分溶剂 型环氧涂 料固化 过程 中外在体系黏度、 固化不同阶段制备 所得漆膜 的硬度、 泽的 光 对比分析, 确定环氧乳胶涂料适用期的表征方法。 液体环 氧 树 脂 ( EP I KOTETM R esin828 ): 环 氧 当 量 185 190, 双酚 A 双缩水甘油醚 结构, 美国 R pp公司; 固化剂 ( EN 105): 活 性 胺氢 当 量 100 110, 美 国 Rpp公 司; 环 氧 乳 液 ( 3560- W - 50): 采 用 EP I KOTETM R esin828 液态 环 氧树 脂制 造, 环氧当量 185 190(固体计 ) , 黏度 ( 涂 - 4# 杯, 25 ! ) 15 30 s 固含 量 在 50% , 广 东 力 宝 时 公 司; 水 性 环 氧 固 化 剂 , ( EP I- CURETM 8537- WY - 60 ): 水稀 释性胺 加成 物类, 固含 量为 60 , 其余是 2- 丙氧基乙醇、 % 醋酸和水, 活性胺氢当量为 174(固体计 ), 黏度约 6 000 mP a? s( 25 ! ), 美国 R pp 公司; 乙二醇单甲醚: 上海永生试剂厂。 高速分散搅拌机 570型: 广东茂 兴机械 设备厂; K u- 1型 黏度计: Brook fie ld 产; 阻尼摆杆 式硬度 仪: 天津材 料试 验仪器 厂; 光泽计: 泉州科仕林光学仪器研究所。 作者简介: 张清泉 ( 1975 ) , 男, 副教授, 博士, 从事功能涂料开发。 45 郭清泉, 等: 环氧乳胶涂料适用期的确 定 1 2 试验方法 . 1 2 1 性能测定方法 . . 黏 度: 按 照 G B /T 9269 1988 测 定; 硬 度: 按 照 GB / T 1730 1993测定, 采用 K 摆, 测定摆杆 从 6 3# 所用 的时间; 光泽: 采用 GB /T 9754 1988, 按照 60#光泽测定。 1 2 2 溶剂型环氧涂料黏度和光泽变化 . . 将溶剂型环氧 树脂 EP IKOT ETM R esin828 及其配 套固化 剂 EN - 105相混合, 保证环氧当量 /活性胺氢物质的 量的比为 1? 1, 充分混合, 加适量稀释剂乙二醇单 甲醚稀释, 从 开始混 合起 每 0 5 h测定体 系的黏 度, 分别取样, 制 膜, 待 48 h 漆膜彻 底 固化干燥后, 测定涂层光泽。 F ig. 2 TM 图 2 环氧乳胶涂料黏度随时间的变化 Changes of v iscosity of epoxy latex coat ings w ith t i e m 将环氧乳液 3560- W - 50和 水性环 氧固化 剂 EP I - CU RE 8537- WY - 60混合 后, 体系的黏度由最初的 120 mP a? s 一直增加到第 4 5 h的约 1 100 m Pa? s, 然后到第 5 h时, 体系 黏度又略有下降。在 体系 整个黏 度变 化范 围内, 都 处于 可以 施工的状态。所以单 从体 系黏度 的变 化来 看, 并不 能确 定环 氧乳胶体系 的适用期 长短。但是取 混合在第 5 h 的试样进行 涂膜测试, 发现 成膜性能已经变差, 漆膜的 状态不 良。说明在 混合后 5 h, 已经过了此环氧乳胶体 系的适用期。这 时随着固 化反应的进行, 分散相环氧树脂相对分 子质量的 逐渐提 高, 其 玻璃化温度也 逐 渐提 高, 甚 至开 始 凝胶 化, 已 经 不能 很 好成 膜, 但是从黏度 指标上看, 并没有 反映出来。 所以要寻 找其他 容易观察和测定的指标来反映环氧乳胶体系的适用期。 本试验研究的结 果与同 济大 学顾 国芳, 等 的研 究结 果相 左, 顾国芳, 等采用 C iba Spec ia lity Chem. L td 公司 制造的环氧 乳液 PZ3961和水性环氧固化剂 H Z340进行配漆试验, 得到双 组分混合以 后体 系 的黏 度是 下 降的, 然 后 基本 保 持不 变 6 。 本人分析这是因 为所使 用的 体系 不同 的缘 故。顾国 芳, 等研 究中水性环氧清漆体系含有水分 较多, 体系黏度 本来就 较低, 环氧树脂本身处于 被体 系连 续相包 裹的 分散相 中, 可能 导致 双组分混合后黏度 增加 不是 很明显, 或 者因为 有水 的稀 释导 致体系黏度的上升而观测不出来, 相反却有黏度下降的现象。 1 2 3 环氧乳胶涂料黏度变化 . . 将环氧乳 液 3560- W - 50 和水性 环氧固 化剂 EP I- CU RE 8537- W Y - 60按比例混 合, 保 证环氧当量 ? 活性胺 氢物 TM 质的量的比为 1?1, 加水稀释, 从开始混合起每 0 5 h测定 体系 的黏度。 1 2 4 环氧乳胶涂层硬度和光泽变化 . . 将环氧乳 液 3560- W - 50 和水性 环氧固 化剂 EP I- CU RETM 8537- W Y - 60按比例混 合, 保 证环氧 ? 活性 胺氢物 质的 量的比为 1?1, 加入适量水调节黏度, 从开始混合起每 0 5 h取 样, 涂膜, 待 7天漆膜彻底固化干燥后, 测定漆膜硬度和光泽。 2 结果与讨论 2 1 溶剂型环氧体系的适用期 . 双组分反应性涂 料都有一个适用期。 对溶剂 型环氧 树脂 体系而言, 其适 用期 通常 由黏 度随 时 间的 变化 来 决定。 图 1 为溶剂型环氧体系黏 度随时间变化。 2 3 环氧乳胶涂料漆膜硬度随时间变化 . 图 3中纵坐标指示的是在某时刻 的涂层 硬度与初 始涂层 硬度的比值。 图 1 溶剂型环氧体系黏度随时间变化 Fig 1 C hanges of viscos ity of solvent- type epoxy coatings w ith ti e . m 如图 1所示, 溶剂型环 氧树脂 体系待 双组分混 合以后, 体 系黏 度 增 加 很 小, 到 混 合 后 第 5 h 的 时 候, 体 系 黏 度 为 1 000 mPa? s 属于可施工范围内 5 , 但是在 5 h以后, 体系黏度 , 急剧增大, 第 6 h达到 20 000 mPa? s 黏 度过大已 经无法施 工。 , 根据适用期的定义, 此溶剂型环氧体系的适用期为 5 h左右。 2 2 环氧乳胶涂料黏度随时间变化 . 环氧乳胶涂料黏 度随时间的变化如图 2 。 图 3 环氧乳胶涂层硬度随放置时间变化 Fig. 3 C hanges of BarH ardn ess of epoxy latex fil w ith residen ce t i e m m 由图 3可以看出, 环氧乳胶涂 层硬度 随放置 时间的 延长, 46 郭清泉, 等: 环氧乳胶涂料适用期的确 定 呈不断下降的趋 势, 下降的 幅度 比较 均匀, 而 且较 小, 没有 性 质突变点, 所以采用 涂层 硬度的 指标 同样不 能表 征环 氧乳 胶 涂层的适用期。 3 结 语 从以上分析可知, 乳 液型环 氧树 脂体 系的 适用 期不 能用 黏度的变化来判定, 而应用某个重要性 能的变化 来判定, 如光 泽。如按光泽下降至 75% 作 为适 用期 的终点, 则 被测 乳液型 环氧树脂体系的适用期约为 4 h左右。超过适用期后, 环氧乳 胶涂层性能已经不 能真 实反 映环氧 乳胶 涂料应 有的 性质, 所 以在涂层制备中, 环氧乳胶涂层都在其 适用期范 围内制 备, 一 般取双组分原料混合后放置 0 5 h进行制样。 2 4 乳液型和溶剂型环氧涂层光泽随时间变化 . 乳液型和溶剂型 环氧涂层光泽随时间的变化见图 4 。 参考文献 1 JI D ELM ORE, S K I M NCA ID DEREK, C KOMA R PRATA P, et a.l W aterborne epoxy protect ive coat ings form etal J . Journ al of Coat ings Technology, 2002, 74 ( 931) : 63 - 72 . 2 郭清泉, 陈焕钦. 水性环氧色漆的配制 C . 第 2 届国际防腐蚀 涂料技术与发展研讨会 论文集, 扬 州: 全国涂 料工业信 息中心, 2003 25- 30 . . 图 4 溶剂型和乳液型环氧体系漆膜光泽随放置时间变化 F ig. 4 Changes of gloss of solven t- type and w aterborne epoxy fil m w ith res idence t i e m 3 4 范亚平, 任天斌, 顾国芳, 等. 水性环氧色漆的 制备及性能研究 J . 建筑材料学报, 2007 10( 3) : 16- 19 , . 王大全. 精细化工辞典 M . 北京: 化学工业出版社, 1998: 649 . 洪啸吟, 冯汉保. 涂料化 学 M , 北京: 化学 工业出版 社, 2001 8 : - 9 . 6 7 顾国芳, 陈铤, 王大武, 等. % 型水性环氧树脂涂料特性研究 J. 化学建材, 2001 ( 3) : 16- 20. GI LLHAM J K, W I SANRAKK I G J Th e glass tran sition tem pera T . tu re( T g ) as an index of chem ical conversion for a h igh - T g am ine/ epoxy system: chem ical and diffus ion con trolled reaction k inet ics J . Journal of C oatings Techn ology, 1990 62( 783 ) : 35 , . 5 从图 4可以看出, 溶 剂型 环氧 体系 的漆 膜光 泽在 整个 放 置时间范围内几乎没 有变化, 直到 超过适用 期 ( 5 h)。而 乳液 型环氧涂层的光 泽在 整个 放置时 间范 围内却 有很 大的 不同, 随放置时 间的延长, 涂层 光泽呈下降 的趋势, 并且在 第 4 h左 右, 光泽下降的速度更快, 同时 目测发现涂 膜的透 明性也 变得 很差。 溶剂型和乳液型 环氧体系漆膜光泽随 放置时 间变化 的不 同现象, 是因为不