天津市津海特種涂料裝飾有限公司
卜亨佑 技術部高級工程師
內容摘要：本文介紹了環氧樹脂防腐涂料反應機理，環氧樹脂種類、胺類固化劑選擇應用，其中重點描述了研制開發低溫固化環氧防腐涂料的必要性、緊迫性，生產的目的是滿足客戶急需，隨著科學技術的不斷進步，市場上會提出各方面的需求而不斷滿足用戶之急需，這就是市場上的規律，就是生產單位和科研部門的天職。
關鍵字：環氧樹脂、胺化合物、重防腐、低溫固化
我國的重防腐油漆近年來取得了較大發展，國內大多數涂料生產廠家，在重防腐油漆研發、生產上下了一定的功夫，推出了眾多品牌。但縱觀全局，看各生產廠推出的產品，就那么幾十個，產品創新不多。為了適應我國經濟飛速發展的需要，研發、創新所需各種產品，勢在必行。
應當看到，在當今國內涂料市場上，重防腐油漆前景十分誘人，但是在全球經濟一體化的今天，中國市場，特別是在后金融危機時代，隨著中國國力增強，茁壯崛起，吸引了越來越多的國際涂料生產巨頭，他們一個個將涂料生產基地轉移到中國，如國際油漆公司、荷蘭阿克蘇諾貝爾、丹麥老人頭、日本關西、美國西格瑪……。隨著國外涂料生產公司和其產品的長驅直入，重防腐油漆市場的競爭日趨激烈。
為了在激烈競爭的重防腐涂料市場上占有一席之地，在重防腐領域有所作為，當務之急是提高技術創新能力，開發出更多的符合時代需要的環保、節能、低碳、性價比高的個性化產品。同時要從涂料涂裝一體化理念出發，著重對涂料施工方面加強研究，不斷優化和提高產品的綜合性能，提高涂料配套體系的科學性和合理性，讓涂料產品不斷完善以適應不同腐蝕環境和不同施工條件的要求。
天津市津海特種涂料裝飾有限公司獨具慧眼，早就意識到重防腐油漆這塊巨大的蛋糕和其具有的魅力，認識到技術創新對企業今后生存和發展重要意義。充分發揮中小企業的優勢，船小好調頭，加大資金投入力度，根據當前市場的急需，重點開發研制適銷對路的重防腐油漆的產品。
大家都十分清楚，冬季特別是在我國北方，是涂料產品生產的淡季，這是因為大多數涂料產品，特別是重防腐涂料，主要難題是形成的漆膜不易干燥，這是多年來一直困擾工程建設單位的一個實際問題。在當今市場競爭激烈，時間就是金錢，速度就是生命，以往是“大魚吃小魚”，而現在變成了“快魚吃慢魚”，這是目前狀況的真實寫照。
這里所涉及到的重防腐油漆的當家產品—環氧類重防腐油漆：是重防腐油漆應用最廣泛的品種。在國內各油漆生產廠都有該產品的生產。適用的環氧樹脂有兩個類型：一類是由雙酚A和環氧氯丙烷縮聚而成的雙酚A環氧；另一類是以苯酚一甲醛縮聚而得的低分子量酚醛再與環氧氯丙烷縮聚而成的酚醛環氧。
雙酚A環氧的分子結構可以用下式表示：
一般n=0~20，線型環氧樹脂n＞25，可高達100。
酚醛環氧的結構式可用下式表示：
一般n=0.2~0.6，相當于環氧官能度為2.2~3.6。
環氧樹脂因分子量低可為液態或固態.液態環氧樹脂易溶于芳烴,固態環氧樹脂需用芳烴和極性溶劑如醇、酯、醚酯和酮的混合溶劑溶解。環氧樹脂因分子量低，結構中含有強極性的羥基和難水解的醚鍵，故涂層對基體的附著牢固且耐腐蝕，又因分子鏈中兼有剛性的芳核又有柔性的烴鏈，故使涂層堅韌且耐磨。
酚醛環氧樹脂比雙酚A環氧官能度高，芳核密度大，使涂層的耐熱性和耐溶劑性提高，且表現為黏度低，反應活性高，可制造高固體或溶劑漆，能在低溫和高溫的條件下固化。
一般條件下，溶劑對常溫固化的環氧漆的施工期、干性和耐腐性均有影響。極性溶劑能加快固化速度，酮類溶劑能延長使用期限。溶劑的揮發速度與許多性能有關：揮發慢的溶劑不僅使涂層硬度提高慢，且易在涂層中滯留，導致在浸泡條件下容易起泡和形成內應力，影響涂層的防腐性，對高固體漆和厚涂型漆非常有害。
高分子量環氧樹脂可作為熱塑性樹脂制成揮發性漆，雖然使用方便性能優異，但溶劑要求高，漆的固體分低，故應用少。中等分子量的環氧樹脂與其他樹脂并用或制成環氧酯。酚醛環氧酯各方面性能均好，但價格貴。目前大量用于防腐蝕的是以低分子量環氧樹脂為基礎的雙組份漆，且能制成高固體和無溶劑漆。這是符合我國涂料市場減少VOC排放的發展方向。雙組漆交聯密度高，防腐性能優良。這類防腐漆涂層性能往往決定于固化劑。在國內外，固化劑種類甚多，可用于防腐漆的主要是胺類、多異氰酸酯、酚醛和氨基樹脂。
環氧基在室溫和伯胺反應形成仲胺，和仲胺反應形成叔胺。和叔胺在較高溫度反應形成季胺化合物。
反應速度取決于環氧和胺的結構、濃度、催化和介質效應。末端環氧基，例如縮水甘油醚酯比內部環氧基【如脂環族二環氧化物】更易反應，后者有較大的立體位阻。
胺的反應趨向于隨著堿強度增加而增強和隨著立體擁擠而減少。一般反應順序：伯＞仲＞叔胺，可歸之于立體效應以及（針對叔胺的情況）沒有可轉移的質子。
環氧一胺體系在涂料應用上是重要的。環氧和氨的反應，在室溫條件下，是不允許在同包裝內裝有多胺和多環氧化物，沒有足夠的貯存穩定性，因反應性太快，成胺造成損失浪費，故在市場一般都以兩罐裝的形式銷售。
關于環氧防腐涂料的活化期和固化時間。從實際使用的角度出發，一般在施工過程中，大都希望產品的活化期要足夠長，而形成涂層過程中固化時間最短化。而這一切是由多種因素決定的，包括反應基濃度；胺、環氧和溶劑對反應速度的結構效應；當量和分子量和反應
物的fn。隨著環氧樹脂分子量的增加，每升環氧基的當量數減少；因此反應速度較慢。還有隨著分子量的增加，涂料黏度增大，這樣如果按涂料標準規定，而制成一定黏度的涂料，必須增加溶劑用量。這樣就減少了按和環氧基兩者的濃度，延長了活化期。但是VOC排量顯著增加，為了適應當前形勢，必須減少VOC的排量。各生產廠研發部門紛紛開發研制高固體分涂料，而高固體分涂料活化期較低。
一個延長活化期而不至于大大降低固化時間的一個途徑就是使用封閉胺固化劑。酮類和伯胺反應給出酮亞胺，它不容易和環氧基反應。但酮亞胺水解釋放出游離的胺和酮，酮亞胺形成的是可逆反應，酮亞胺和環氧潮氣固化涂料在無水的環境下是穩定的，但施工后暴露在環境潮氣中固化。最常見的使用甲乙酮（MEK)。MEK從薄涂層中高度揮發使其和胺的逆反應進行到最低。 
酮亞胺環氧體系在無水的條件下是穩定的，因此容許單組分涂料的配方應用。當然它們也通常用于長活化期的雙組分涂料中，這就是生產和科研部門開發研制濕固化雙組分涂料的理論基礎。
綜上所述，天津市津海特種涂料裝飾有限公司經多年的生產實踐，清楚地認識到環氧樹脂用交聯劑在產品施工應用上重要地位。前面介紹了胺類固化劑反應機理，其與環氧樹脂的反應速率，按伯、仲、叔排序。在國內實際應用中分為脂肪胺、芳香胺和環脂胺。
二十世紀末和二十一世紀初，津海公司引入國際上最先進的環氧樹脂固化劑，對品種甚多的固化劑分別通過實際配漆考核，從產品分子結構，從理論上找依據，當然主要重點是放在應用上（實驗報告見附件）。目前天津津海公司已成為以上固化劑代理商。
引進先進技術理念，實踐先進技術，成就精品工程，推進技術進步。這是津海公司技術創新，開拓進取的方針。消化、吸收先進技術，變他人為己用，調整環氧樹脂用量，篩選低分子量環氧樹脂，以環氧樹脂交聯劑為突破口，經多次實驗，并經過2009年天津市重點工程—百萬噸乙烯 /年和千萬噸煉油/年工程實際應用，低溫固化環氧樹脂防腐漆取得了巨大的成功，低溫固化環氧防腐涂料很快推廣到全國各重點工程，如遼寧撫順80萬噸/年乙烯工程、新疆石化工程、大連中石化……，以上實例充分表明低溫固化環氧涂料在確保重點工程工期，有效支持各施工單位按期完成施工任務，取得了較大的經濟效益和社會效益。
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