【业界精英】重防腐涂料重要因素之环氧固化条件

    由环氧树脂组成主要基料的重防腐粉末涂料业，高度关注从工艺改进的角度来提升产品品质，最近常熟佳发公司等在环氧树脂及其固化剂的固化条件的研究方面取得了新进展，确认它是影响重防腐粉末涂料的重要因素。

    专家介绍说，在端羟基聚合物固化剂的分子结构中存在两种结构不同的羟基，一种是酚羟基，另一种是环氧化物开环形成的醇羟基，在测定固化物的羟值时，羟基值测定结果是这两种羟基的总和。作为固化环氧树脂的活性基团，酚羟基的活性远远大干醇羟基，前者在弱碱性甚至是无催化剂条件下都可与环氧基顺利反应，而醇羟基则需在强碱或强酸如路易斯酸催化条件下反应。目前粉末涂料所采用的是弱碱性阴离子聚合型催化剂，在粉末涂料所要求的快速固化条件下醇羟基很难参与反应，因此计算催化剂用量时只需考虑酚羟基的反应即可。理论上酚羟基与环氧基的摩尔比为1：1，而实际配方设计中固化剂的用量少于酚羟基的摩尔量，酚羟基，环氧基的摩尔比在0.6～0.9。酚羟基用量少于环氧基的原因在于除了酚羟基化合物与环氧基发生加成反应外，体系中还存在阴离子聚合催化剂使环氧基的开环聚合。

    目前为了加快固化反应速度，这种催化剂的用量比较大，因此部分环氧基已经被阴离子聚合催化剂所消耗，并未参与加成反应，也就是说实际的酚羟基消耗量将小于理论值。据中国环氧树脂行业在线(www.epoxy-e.cn)专家介绍，酚羟基的过剩可能带来不利的影响，如涂膜耐溶剂性、耐化学品性的降低。在重防腐粉末涂料的固化过程中存在两种竞争性反应，增加阴离子聚合催化剂用量将使固化速度加快，但阴离子聚合催化剂本身的柔性基团少，涂膜很容易发脆。而酚羟基化合物的加成反应速度明显低于阴离子聚合反应速度。据中国环氧树脂行业协会专家认为，要使反应速度加快必须提高反应温度，片面地降低反应温度，缩短固化时间将不利于涂膜最终性能的提高。

    除了可通过固化条件试验来确定不同固化条件与涂层性能的关系，求取最佳配方外，还可通过特定粉末的DSC固化曲线确定固化温度。根据粉末涂料的等速升温固化曲线获得其固化起始温度、最高放热温度、固化终止温度与固化时间，并确定固化放热焓值大小，由动力学分析求出反应活化能与化学反应动力学常数，根据动力学方程求算出不同温度条件下，完成固化反应所需要的时间。还可推算在一定温度条件下某一时间段的固化反应速率。目前管道重防腐粉末涂料的适中固化条件在固化温度210～240℃，固化时间1.5～2min。