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涂料用途
环氧树脂在涂料中的应用占较大的比例,它能制成各具特色、用途各异的品种。其共性:
1.耐化学品性优良,尤其是耐碱性。 2.漆膜附着力强,特别是对金属。
3.具有较好的耐热性和电绝缘性。
4.漆膜保色性较好。
但是双酚A型环氧树脂涂料的耐候性差,漆膜在户外易粉化失光又欠丰满,不宜作户外用涂料及高装饰性涂料之用。因此环氧树脂涂料主要用作防腐蚀漆、金属底漆、绝缘漆,但杂环及脂环族环氧树脂制成的涂料可以用于户外。
胶粘用途
环氧树脂除了对聚烯烃等非极性塑料粘结性不好之外,对于各种金属材料如铝、钢、铁、铜;非金属材料如玻璃、木材、混凝土等;以及热固性塑料如酚醛、氨基、不饱和聚酯等都有优良的粘接性能,因此有万能胶之称。环氧胶粘剂是结构胶粘剂的重要品种。
环氧树脂胶粘剂的主要用途见表l-1.表l-2及表l-3。
表1-1 环氧树脂胶粘剂的主要用途
应用领域
被粘材料
主要特征
主要用途
土木建筑
混凝土,木,金属,玻璃,热固性塑
低黏度,能在潮湿面(或水中)固化,低温固化性
混凝土修补(新旧面的衔接),外墙裂缝修补,嵌板的粘结,下水道管的连接,地板粘结,建筑结构加固。
电子电器
金属、陶瓷,玻璃,FRP等势固性塑料
电绝缘性、耐湿性,耐热冲击性,耐热性,低腐蚀性
电子元件,集成电路,液晶屏,光盘,扬声器,磁头,铁芯,电池盒,抛物面天线,印制电路板
航天航空
金属,热固性塑料,FRP(纤维增强塑料)
耐热,耐冲击,耐湿性,耐疲劳,耐辐射线
同种金属、异种金属的粘接,蜂窝芯和金属的粘接,复合材料,配电盘的粘接
汽车机械
金属,热固性塑料,FRP
耐湿性,防锈,油面粘接,耐磨耐久性(疲劳特性)
车身粘结,薄钢板补强,FRP粘结,机械结构的修复、安装
体育用品
金属,木,玻璃,热固性塑料,FRP
耐久性,耐冲击性
滑雪板,高尔夫球杆,网球拍
其他
金属,玻璃,陶瓷
低毒性,不泛黄
文物修补,家庭用
电子电器在干膜总厚度为1000-1200μm的情况下,此类三明治体系中将产生很大的内部应力,并发生剥落,从而导致水下壳体非常粗糙。释放型防污漆针对海洋污物的防护能力可以长达18-24个月。此类防污漆也被称为不可溶矩阵防污漆。
烧蚀型防污漆
此类防污漆是基于由松香和调和粘合剂(如,乙烯)混合而成的粘合剂的。使用的颜料同样是氧化亚铜,再加上其他少量的生物杀虫剂。从本质上来说,烧蚀型防污漆的机理类似于基于松香的纯传统型防污漆,但调和(或湿化)粘合剂的加入延长了其分解过程。粘合剂的溶解在一定程度上避免了三明治体系的堆积,但烧蚀型防污漆表面的确有一层很薄的皂化层,其表面的粘合剂空壳结构组成和释放型防污漆的情况是类似的。烧蚀型防污漆抵御海洋污物的时间可以长达26-30个月。
自抛光防污漆
市场上的自抛光防污漆有两类:含锡型和无锡型(不含锡)。含锡型是以甲基丙烯酸三丁锡作为粘合剂的。除锡外,有毒氧化亚铜也是油漆的主要颜料,往往还使用其他生物杀虫剂来增强效果。人们对其粘合剂的水解早有描述,但必须指出的是自抛光防污漆并不会堆积形成三明治体系。自抛光含锡防污漆在航行期间能够抵御海洋污物长达5年以上的时间。无锡型自抛光防污漆采用的是设计用来模拟异丁烯酸锡粘合剂作用机理的粘合剂。市场上所出现的无锡自抛光防污漆包括下列类型:
·丙烯酸锌粘合剂
·羧酸锌粘合剂
·丙烯酸铜粘合剂
· 硅烷化丙烯酸粘合剂
所有上述技术的主要机理都是水解和离子交换。聚合物本身是疏水性的,因为聚合物本身是通过一个酯键而被束缚在功能基团上的。这意味着当聚合物浸入海水中时,酯键将会断裂,留下羧酸盐从而提高聚合物的亲水性。有人指出新一代的无锡防污漆抵御海洋污物的防护时间可以和含锡型防污漆一样长。但这一点还有待观察。
自释放型防污漆
此类防污漆完全无毒,凭借低表面能的原理进行工作,即海洋污物组织难以附着在涂料表面。此类防污漆有时也被称为污物释放防污漆,大部分都是基于硅树脂粘合剂的。自释放漆特有的表面属性实现了污物组织黏着的最小化。所有可能发生附着的污物都能轻松(相对而言)地在运行期间或者进干船坞的时候被冲洗掉。
上述类型的防污漆主要都是供应高速航行的船只使用的,如渡船、集装箱船、游艇航班、滚装船等,而大部分的油漆供应商都规定上述防污漆不得用于船速低于18-20节的船只。尽管如此,有迹象表明最小船速水平是可以进一步降低的(低至14-15节的?其中环氧覆铜板的发展尤其迅速,已成为电
子工业的基础材料之一。
此外,环氧绝缘涂料、绝缘胶粘剂和电胶粘剂也有大量应用。
工程塑料编辑
环氧工程塑料主要包括用于高压成型的环氧模塑料和环氧层压塑料,以及环氧泡沫塑料。环氧工程塑料也可以看作是一种广义的环氧复合材料。环氧复合材料主要有环氧玻璃钢(通用型复合材料)和环氧结构复合材料,如拉挤成型的环氧型材、缠绕成型的中空回转体制品和高性能复合材料。环氧复合材料是化工及航空、航天、军工等高技术领域的一种重要的结构材料和功能材料。
土建材料编辑
主要用作防腐地坪、环氧砂浆和混凝土制品、高级路面和机场跑道、快速修补材料、加固地基基础的灌浆材料、建筑胶粘剂及涂料等。
优缺对照
首先环氧树脂的优点,这里所说的环氧树脂通常是指双酚A型环氧树脂。
1.单独的环氧树脂应用价值很低,它需要与固化剂配合使用才有实用价值。
2.高粘接强度:在合成胶粘剂中环氧树脂胶的胶接强度居前列。
3.固化收缩率小,在胶粘剂中环氧树脂胶的收缩率最小,这也是环氧树脂胶固化胶接高的原因之一
4.耐化学性能:在固化体系中的醚基、苯环和脂肪羟基不易受酸碱侵蚀。在海水、石油、煤油、10%H2SO4、10%HCl、10%HAc、10%NH3、10%H3PO4和30%Na2CO3中可以用两年;而在50%H2SO4和10%HNO3常温浸泡半年;10%NaOH(100℃)浸泡一个月,性能保持不变。
5.电绝缘性优良:环氧树脂的击穿电压可大于35kv/mm
6.工艺性能良好、制品尺寸稳定、耐性良好和吸水率低。
其次,双酚A型环氧树脂的优点固然好,但也有其缺点:
第一、操作粘度大,这在施工方面显的有些不方便
第二、固化物性能脆,伸长率小。
第三、剥离强度低。
第四、耐机械冲击和热冲击差。
因为实际上“漆”字不但用在具体的涂料品种中,也同样大量地用在涂料的类别中,如丙烯酸漆类、聚氨酯漆类等,还大量用在应用领域的泛指中,如防腐漆、汽车漆、船舶漆等。其实,除个别情况外,涂料与漆二词就是通用的,它并不特指在具体的品种中才可表示。
因此它们的定义可为:
涂料:涂于物体表面能形成具有保护、装饰或特殊性能(如绝缘、防腐、标志等)的固态涂膜的一类液体或固体材料的总称。包括油(性)漆、水性漆、木器漆、粉末涂料、木蜡油。
油漆:以有机溶剂为介质或高固体、无溶剂的油性漆。
材料分类
1、按照涂料形态(粉末、液体)
2、按成膜机理分(转化形、非转化型)
3、按施工方法分(刷、辊、喷、浸、淋、电泳)
4、按干燥方式分(常温干燥、烘干、湿气固化、蒸汽固化、辐射能固化)
5、按使用层次分(底漆、中层漆、面漆、腻子等)
6、按涂膜外观分(清漆、色漆;无光、平光、亚光、高光;锤纹漆、浮雕漆…)
7、按使用对象分(汽车漆、船舶漆、集装箱漆、飞机漆、家电漆……)船舶涂料还可根据使用部位和应用环境特点分为防锈涂料、防腐涂料、防污涂料、耐候涂料、耐热涂料以及船底漆、船壳漆、甲板漆、标志漆、油舱漆、电瓶舱漆、压载水舱涂料、弹药舱涂料、生活舱涂料和其他特殊功能涂料等。
8、按漆膜性能分(防腐漆、绝缘漆、导电漆、耐热漆……)
9、按成膜物质分(醇酸、环氧、氯化橡胶、丙烯酸、聚氨酯、乙烯……)以上的各种分类方法各具特点,但是无论哪一种分类方法都不能把涂料所以的特定都包含进去,所以世界上还没有统一的分类方法。中国的国家标准GB2705-92,采用以涂料中的成膜物质为基础的分类方法。涂料通常由基料(树脂、粘接剂)、颜料、填料、溶剂和少量功能性添加剂等组成,按基料种类可分为17大类;
按性能特点可分为有机涂料、无机涂料、溶剂型涂料、无溶剂型涂料、水性涂料、粉末涂料、高固体份涂料和厚浆型涂料等;按其功能特点又可分为磁漆、色漆、清漆、调和漆、底漆、面漆和中间漆等;成品有模板漆,内外墙乳胶漆,防火乳胶漆等。
建筑油漆涂料分类:
1 、天然漆(又名国漆、大漆):有生漆、熟漆之分。天然漆漆膜坚韧、耐久性好、耐酸耐热、光泽度好。
2、 油科类油漆涂料:(1)清油(俗名熟油、鱼油)。由精制的干性油加入催干剂制成。常用作防水或防潮涂层以及用来调制原漆与调和漆等。(2)油性厚漆(3)油性调和漆。环氧树脂是指分子中含有两个以上环氧基团的一类聚合物的总称。它是环氧氯丙烷与双酚A或多元醇的缩聚产物。由于环氧基的化学活性,可用多种含有活泼氢的化合物使其开环,固化交联生成网状结构,因此它是一种热固性树脂。双酚A 型环氧树脂不仅产量最大,品种最全,而且新的改性品种仍在不断增加,质量正在不断提高。国内研究编辑
我国自1958年开始对环氧树脂进行了研究,并以很快的速度投入了工业生产,至今已在全国各地蓬勃发展,除生产普通的双酚A-环氧氯丙烷型环氧树脂外,也生产各种类型的新型环氧树脂,以满足国防建设及国家经济各部门的急需。
基本分类编辑
分类标准
环氧树脂的分类目前尚未统一,一般按照强度、耐热等级以及特性分类,环氧树脂的主要品种有16种,包括通用胶、结构胶、耐高温胶、耐低温胶、水中及潮湿面用胶、导电胶、光学胶、点焊胶、环氧树脂胶膜、发泡胶、应变胶、软质材料粘接胶、密封胶、特种胶、潜伏性固化胶、土木建筑胶16种。
几种分类
对环氧树脂胶黏剂的分类在行业中还有以下几种分法:
1、按其主要组成 分为纯环氧树脂胶黏剂和改性环氧树脂胶黏剂;
2、按其专业用途 分为机械用环氧树脂胶黏剂、建筑用环氧树脂胶黏剂、电子环氧树脂胶黏剂、修补用环氧树脂胶黏剂以及交通用胶、船舶用胶等;
3、按其施工条件 分为常温固化型胶、低温固化型胶和其他固化型胶;
4、按其包装形态 可分为单组分型胶、双组分胶和多组分型胶等;
还有其他的分法,如无溶剂型胶、有溶剂型胶及水基型胶等。但以组分分类应用较多。
理化性质编辑
物质特性
环氧树脂具有仲羟基和环氧基,仲羟基可以与异氰酸酯反应。环氧树脂作为多元醇直接加入聚氨酯胶黏剂含羟基的组分中,使用此方法只有羟基参加反应,环氧基未能反应。
普通液态环氧树脂外观
普通液态环氧树脂外观
用酸性树脂的、羧基,使环氧开环,再与聚氨酯胶黏剂中的异氰酸酯反应。还可以将环氧树脂溶解于乙酸乙酯中,添加磷酸加温反应,其加成物添加到聚氨酯胶黏剂中;胶的初黏;耐热以及水解稳定性等都能提高还可用醇胺或胺反应生成多元醇,在加成物中有叔氮原子的存在,可加速NCO反应。
用环氧树脂作多羟基组分结合了聚氨酯与环氧树脂的优点,具有较好的粘接强度和耐化学性能,制造聚氨酯胶黏剂使用的环氧树脂一般采用EP-12、EP-13、EP-16和EP-20等品种。
改性方法
1. 选择固化剂;
南京大量回收香兰素、3、解决对策:(1)调配好的涂料在刷涂前,必须经过滤布过滤,以除去杂物。(2)漆油调配好后,应静置10-20分钟,(3)基层不平处应用腻子填平,再用砂纸打磨光滑,擦去粉尘后再刷涂涂料。(4)使用配套的稀释剂和固化剂。 (5)涂膜表面已产生粗糙现象,可用砂纸打磨光滑,然后再刷一遍面漆。
离油
1、问题现象:离油是涂膜表面上出现局部收缩,好象水洒在蜡纸上似的,斑斑点点露出底层的花脸状现象,又叫鱼眼、发笑、缩孔等。
2、问题原因:(1)被涂物有水分、油份或油性蜡等;(2)空气压缩机及管道带有水分油污;(3)工作环境被污染,喷涂设施及喷涂工具不洁。(4)油漆中不小心混入水、油等不洁物;(5)擅自加入消泡剂等化学物品;(6)环境里溶剂蒸汽含量高,通风不良。(7)底层油漆品质不良,或受到污染;
3、解决对策:(1)被涂物避免污染,且需要打磨彻底;(2)使用油水分离器,并定期排水,二小时一次;(3)作业场所、器具避免污染油污、蜡等,衣物、擦拭布被污染应清洗清洁后,才可接触作业物,施工中注意不让杂物掉入漆桶。保持设施、调漆罐、工具洁净; (4)旧涂膜在涂漆前用溶剂擦拭干净并打磨彻底后再予以施工。 (5)不要擅自加入其它化学物品;(6)如在刷涂时发现有"发笑"现象,应立即停刷,并用溶剂将"发笑"部分洗净,待表面干后,重新刷涂一遍涂料。
不干或慢干
1、问题现象:涂膜经过一段时间后,仍未干,不硬化
2、问题原因:(1)被涂面含有水分;(2)固化剂加入量太少或忘记加固化剂;(3)使用含水、含醇高的稀释剂;(4)温度过低,湿度太大,未达干燥条件; (5)一次涂膜过厚,或层间间隔时间短。
3、解决对策:(1)待水分完全干后再喷涂;(2)按比例加固化剂调漆;(3)使用厂家提供的配套稀释剂; (4)在正常室温内喷涂; (5)两次或多次施工,延长层与层之间施工时间,涂面若无法干燥,则应将涂层铲去或用布沾丙酮清洗掉。
失光
1、问题现象:涂膜成雾状不能获得预期的光泽
2、问题原因:(1)被涂物面粗糙多孔,吸油量大; (2)稀释剂加入量太多,油漆喷涂量太少; (3)排气不良,喷涂漆雾落在已喷好的膜面上; (4)选用沸点低的稀释剂,挥发干燥过快; (5)抛光的涂装,未充分干燥即打磨抛光,或抛光蜡太粗; (6)施工环境太高,湿度太大,溶剂挥发太快,漆膜白化; (7)打磨粗糙,或选用粗砂纸打磨,有沙眼;2. 添加反应性稀释剂;
3. 添加填充剂;
4. 添加特种热固性或热塑性树脂;
5. 改良环氧树脂本身。
生产应用编辑
生产情况
1.1 国内外环氧树脂生产情况
中国环氧树脂生产厂家有一百多家,但除了岳阳和无锡等少数几家外,大都规模很小。 由于目前国内环氧树脂厂大多规模小,牌号品种单一,设备落后,树脂质量较低。
2010年开始全球范围内环氧树脂各主要应用市场的需求出现恢复性增长,2011-2013年美国和西欧的环氧树脂需求量分别以3.2%和2.8%的速度增长,2014-2018年将继续保持2%-3%的增长,而受益于中国市场的快速发展,全球环氧树脂需求量将以4.5%左右的速度增长。
虽然全球的环氧树脂业已进入成熟期,未来5年全球环氧树脂行业复合增长率在4%-5%左右。但从国内市场看,2002-2013年国内环氧树脂表观消费量年复合增长率在10%以上,远高于全球环氧树脂行业的平均增长率。预计未来国内环氧树脂行业仍能稳定增长,一方面是全球产业转移使得电子、船舶等下游行业都转移到中国生产,拉动了对环氧树脂的需求;另一方面,国内企业生产产品的质量在不断提高,与国外企业相比逐渐具备比较优势。
在我国GDP继续保持高增长的态势下,未来几年国内环氧树脂需求量年复合增长率可达10%左右,2015年消费总量将达到150万吨,占到全球环氧树脂消费市场60%左右。 [2]
需求品种
2.1 国外环氧树脂的品种牌号
世界上使用最广泛的品种是双酚A型环氧,其次是溴化双酚A型和酚醛型环氧,其它品种生产使用量很小。
2.2 国内环氧树脂消费品种牌号
国内实际生产的环氧树脂只有双酚A型的几个牌号。据统计,1997年全国环氧树脂需求量约为110kt,生产量约为30kt,进口量约为60kt。国内环氧的生产品种牌号很单一,主要为双酚A型。 由于国产环氧品质较差,许多要求高的场合须进口国外高品质环氧,如高品质液体环氧、溴化环氧、酚醛环氧等。
2.3 环氧树脂在各行业的分配
环氧树脂主要用于涂料行业和电子行业。复合材料成型用环氧(主要应用于电子行业的印刷电路板)占四分之一。
市场前景
中国是全球最大也是最后一块环氧树脂市场处女地,中国环氧市场前景十分广阔。
环氧涂料(防腐、防海洋生物污染)。专家预测,2000年我国海洋涂料需4万t,其中大部分是环氧防腐涂料。
容器制造业持续高速发展,罐头涂料需要越来越多的环氧树脂。船舶的水下部位往往需要进行阴极保护,因此,用于船体水下部位的油漆需要有较好的耐电位性、耐碱性。以油为原料或以油改性的油漆易产生皂化作用,不适合制造水线以下用的油漆。
船舶从防火安全角度出发,要求机舱内部、上层建筑内部的油漆不易燃烧,且一旦燃烧时也不会放出过量的烟。因此,硝基漆、氯化橡胶漆均不适宜作为船舶舱内装饰油漆。
施工
船舶漆的涂装编辑
一般船舶漆涂装工艺要求:
船体原材料表面处理要求(简称一次处理)
1. 船体外板、甲板板、舱壁板、舷墙板、上层建筑外板,内地板和组合型材等内部用板材,在下料前采用抛丸处理,达到瑞典除锈标准Sa2.5,并立即喷涂富锌车间底漆一度。
2. 船体内部用型材等采用喷砂处理,达到瑞典除锈标准Sa2.5,并立即喷涂富锌车间底漆一度。
3. 表面处理后,应尽快喷涂车间底漆,不允许在钢材表面出现返锈后再涂装。
二次处理
已涂有底漆或其它涂料的船体表面处理(简称第二处理)
1. 已涂有底漆的船体表面如有缺陷,应按附表1进行处理。
2. 已涂有底漆或其它涂料的船体表面,在进一步涂装时应进行二次处理,其等级标准应符合(CB*3230-85)的标准。
船舶漆的选用编辑
1. 选用的涂料必须符合规定的技术条件,不合格的涂料不允许用于施工。
2. 开罐前,应首先检查油漆品种、牌号、颜色和贮存期限等是否与使用要求相符,稀释剂是否配套。一旦开罐,就应立即使用。
3. 油漆开罐后应充分搅拌均匀,环氧漆要加固化剂,彻底搅拌,注意混合时间,方可施工。
4. 施工时,油漆如需稀释,应按油漆厂家的说明加入合适的稀释剂,加入量一般不超过涂料量的5%。
对涂装环境的要求
1. 不得在下雨、下雪、重雾、潮湿的气候条件下进行室外涂装作业。
2. 不得在潮湿表面涂装。
3. 湿度在85%以上,室外温度高于30℃、低于-5℃;钢板表面温度低于露点3℃,不能进行涂装作业。
4. 不得在灰尘较多或污染严重的环境下施工。
涂装施工的工艺要求
1. 船体涂装的施工方法按下列要求进行:
a. 船体外板、甲板、甲板室外板、舷墙内外、机舱舵桨花钢板以上部位采用喷涂方法进行。
b. 对手工焊缝、角焊缝、型材背面、自由边先行预涂,方可喷漆。
c. 其他部位采用刷涂和辊涂方法进行。
2. 应严格按照《船体各部分油漆牌号、涂层数、干膜厚度一览表》进行施工。