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1、固体环氧树脂在固体环氧树脂在粉末涂料中的应用（一）粉末涂料中的应用（一） 安徽恒远集团安徽恒远集团生产管理部 尹 东献给市场部冲锋陷阵的兄弟们一，环氧树脂（一，环氧树脂（Epoxy Resin)Epoxy Resin)环氧树脂起始于1930年代，40年代后期开始工业化。可用作粘合剂、涂料、注塑料和纤维增强复合材料，广泛应用于机械、电机、化工、航空航天、船舶、汽车、建筑等工业部门。环氧树脂是泛指两个或两个以上环氧基，以脂肪族、脂环族或芳香族有机化合物为骨架，并能通过环氧基团反应形成有用的热固性产物的高分子低聚体。环氧树脂的分子结构是以分子链中含有活泼的环氧基团为其特征，环氧基团可以位于分子链的末
2、端、中间、或成环结构。由于分子结构中含有活泼的环氧基团，使它们可与多种类型的固化剂发生交联反应而形成不溶、不熔的具有三向网状结构的高聚物。环氧树脂种类繁多，双酚A型环氧树脂占我国环氧树脂总产量的90%，粉末涂料用环氧树脂绝大多数属这一类 生产管理部 尹 东二，环氧树脂的发展史二，环氧树脂的发展史18911891年年 德国的德国的LindmannLindmann用对苯二酚和环氧氯丙烷反应生成了树脂状产用对苯二酚和环氧氯丙烷反应生成了树脂状产物物19091909年年 俄国化学家俄国化学家PrileschajewPrileschajew发现用过氧化苯甲醚和烯烃反应可生发现用过氧化苯甲醚和烯烃反应可生
3、成环氧化合物成环氧化合物19341934年年 SchlackSchlack用胺类化合物使含有大于一个环氧基团的化合物聚合用胺类化合物使含有大于一个环氧基团的化合物聚合制得了高分子聚合物制得了高分子聚合物19381938年年 瑞士的瑞士的Pierre castanPierre castan及美国的及美国的GreenleeGreenlee所发表的多项专利都所发表的多项专利都揭示了双酚揭示了双酚A A和环氧氯丙烷经缩聚发应能制得环氧树脂；用多元有机胺和环氧氯丙烷经缩聚发应能制得环氧树脂；用多元有机胺类或邻苯二甲酸酐均可使树脂固化，并具有优良的粘结性。类或邻苯二甲酸酐均可使树脂固化，并具有优良的粘结性
4、。19471947年年 美国的美国的DeVoeDeVoeRaynoldsRaynolds公司进行了第一次具有工业生产价值公司进行了第一次具有工业生产价值的环氧树脂的制造。的环氧树脂的制造。 不久，瑞士的不久，瑞士的CIBACIBA公司，美国的公司，美国的ShellShell公司等都开始了环氧树脂的公司等都开始了环氧树脂的工业化工业化2020世纪世纪5050年代初期，环氧树脂在电气绝缘浇铸、防腐蚀涂料、金属的年代初期，环氧树脂在电气绝缘浇铸、防腐蚀涂料、金属的粘结等应用领域有了突破，于是环氧树脂作为一个行业蓬勃地发展起粘结等应用领域有了突破，于是环氧树脂作为一个行业蓬勃地发展起来了来了生产管理部
5、 尹 东三，环氧树脂的性能、特点三，环氧树脂的性能、特点1 1、形式多样、形式多样 2 2、固化方便、固化方便 3 3、粘附力强、粘附力强 4 4、收缩性低、收缩性低5 5、力学性能、力学性能 6 6、电性能、电性能 7 7、化学稳定性能、化学稳定性能 8 8、耐霉菌、耐霉菌选用不同的固化剂，可以在选用不同的固化剂，可以在0 0180180范围内固化。范围内固化。可以适用各种应用对形式提出的要求，其可以适用各种应用对形式提出的要求，其范围可从极低的粘度到高熔点固体范围可从极低的粘度到高熔点固体含有极性羟基和醚键，对各种物质具有很高的粘含有极性羟基和醚键，对各种物质具有很高的粘附力。固化时收缩性
6、低可形成一种强韧的、内应附力。固化时收缩性低可形成一种强韧的、内应力较小的粘合键。力较小的粘合键。使之具有良好的尺寸稳定性使之具有良好的尺寸稳定性固化后具有优良的力学性能固化后具有优良的力学性能具有高介电性能、耐表面漏电、耐电弧的优良具有高介电性能、耐表面漏电、耐电弧的优良绝缘材料绝缘材料取决于所选用的树脂和固化剂，固化后具有优取决于所选用的树脂和固化剂，固化后具有优良的耐碱性、耐酸性和耐溶剂性。良的耐碱性、耐酸性和耐溶剂性。可以在苛刻的热带条件下使用。可以在苛刻的热带条件下使用。生产管理部 尹 东四，中、高分子量固体树脂的合成方法四，中、高分子量固体树脂的合成方法合合成成方方法法一步法一步法
7、二酚基丙烷（双酚二酚基丙烷（双酚A A）和环氧氯丙烷在氢氧）和环氧氯丙烷在氢氧化钠存在下进行缩合反应。用于制造中等相化钠存在下进行缩合反应。用于制造中等相对分子质量的固态树脂，如对分子质量的固态树脂，如E-20E-20、E-14E-14、E-E-1212、E-10E-10的制备。的制备。二步法二步法也称为熔融聚合、添加法。即液态也称为熔融聚合、添加法。即液态E E型环型环氧树脂和二酚基丙烷在催化剂存在下进行加氧树脂和二酚基丙烷在催化剂存在下进行加成反应成反应, ,制造高相对分子质量的固态环氧树制造高相对分子质量的固态环氧树脂。如脂。如E-10,E-06,E-03E-10,E-06,E-03的制
8、备的制备生产管理部 尹 东五，特性指标五，特性指标1 1：平均相对分子质量和相对分子质量分布平均相对分子质量和相对分子质量分布.平均相对分子质量和相对分子质量分布平均相对分子质量和相对分子质量分布 双酚双酚A A型环氧树脂不是单一相对分子质量的化合物，而是含有不同聚合度型环氧树脂不是单一相对分子质量的化合物，而是含有不同聚合度 的同系分子的混合物。的同系分子的混合物。 平均相对分子质量平均相对分子质量的大小决定了树脂的环氧基含量、羟基含量、树脂的粘的大小决定了树脂的环氧基含量、羟基含量、树脂的粘 度、软化点及溶解性等，并对固化工艺、固化物的性能及树脂的应用领域度、软化点及溶解性等，并对固化工艺
9、、固化物的性能及树脂的应用领域 有很大的影响有很大的影响 相对分子质量分布相对分子质量分布会影响环氧树脂的结晶性、粘度、软化点等性能会影响环氧树脂的结晶性、粘度、软化点等性能 在环氧粉末涂料中的使用情况：在环氧粉末涂料中的使用情况： 相对分子质量及其分布范围相对分子质量及其分布范围的宽窄对环氧粉末涂料的性能有较大的影响。的宽窄对环氧粉末涂料的性能有较大的影响。 粉末涂料使用的粉末涂料使用的604604环氧树脂通常相对分子质量范围环氧树脂通常相对分子质量范围1429-22221429-2222，平均环氧，平均环氧 值为值为 相对分子质量分布愈宽，环氧值控制范围就加大，而环氧值是计算固化剂相对分子
10、质量分布愈宽，环氧值控制范围就加大，而环氧值是计算固化剂 用量的依据，因此就增大了设计配方的难度。用量的依据，因此就增大了设计配方的难度。 环氧树脂的分子量分布范围环氧树脂的分子量分布范围控制愈窄愈好，一般分布在控制愈窄愈好，一般分布在2000-40002000-4000左右，左右， 这样易于控制胶化时间和固化速度，又有较为统一的熔点以获得平整、光这样易于控制胶化时间和固化速度，又有较为统一的熔点以获得平整、光 滑的涂膜滑的涂膜 重防腐环氧粉末应选择分子质量分布窄的环氧树脂重防腐环氧粉末应选择分子质量分布窄的环氧树脂 生产管理部 尹 东六，六，特性指标特性指标2 2：环氧基的含量：环氧基的含量
11、反应活性很大的环氧基是环氧树脂的最重要的官能团，环氧基的含量是反应活性很大的环氧基是环氧树脂的最重要的官能团，环氧基的含量是配制和鉴定环氧树脂质量的主要手段之一，是环氧树脂固化体系配方设计配制和鉴定环氧树脂质量的主要手段之一，是环氧树脂固化体系配方设计的主要依据之一。的主要依据之一。环氧基含量环氧基含量的表示方法：的表示方法：环氧当量环氧当量定义为含定义为含1mol1mol环氧基的环氧树脂的质量（环氧基的环氧树脂的质量（g g），单位：），单位：g/molg/mol环氧值环氧值每每100g100g环氧树脂中所含环氧基的物质的量。单位：环氧树脂中所含环氧基的物质的量。单位：mol/100gmol
12、/100g环氧当量环氧当量=100/=100/环氧值环氧值 在环氧粉末涂料中的使用情况在环氧粉末涂料中的使用情况: :一般认为环氧值较高的环氧树脂固化后交一般认为环氧值较高的环氧树脂固化后交联密度增大，其涂膜物理性能和抗化学性能都较好，因此用于生产粉末涂联密度增大，其涂膜物理性能和抗化学性能都较好，因此用于生产粉末涂料的料的604604树脂环氧值以控制在为最佳树脂环氧值以控制在为最佳 生产管理部 尹 东七，特性指标七，特性指标3 3：软化点：软化点生产管理部 尹 东软化点软化点指环氧树脂在受热过程中由硬变软并呈现一定程度的流动性时的温度指环氧树脂在受热过程中由硬变软并呈现一定程度的流动性时的温
13、度环氧树脂是聚合度不同的同系预聚物的混合体，只有一个熔融温度范围。环氧树脂是聚合度不同的同系预聚物的混合体，只有一个熔融温度范围。软化点在一定程度上反应出平均相对分子质量和相对分子质量分布的大小。软化点在一定程度上反应出平均相对分子质量和相对分子质量分布的大小。在环氧粉末涂料中的使用情况在环氧粉末涂料中的使用情况：软化点随环氧树脂平均相对分子质量增加而增加，影响环氧树脂及粉末涂料软化点随环氧树脂平均相对分子质量增加而增加，影响环氧树脂及粉末涂料的加工性和储存性。适用于环氧粉末涂料的环氧树脂软化点范围为的加工性和储存性。适用于环氧粉末涂料的环氧树脂软化点范围为80-12080-120，我国环氧粉
14、末涂料用环氧树脂的软化点范围集中在我国环氧粉末涂料用环氧树脂的软化点范围集中在88-9388-93，选择这个范，选择这个范围的原因是我国注重涂膜的流平性。围的原因是我国注重涂膜的流平性。软化点软化点88-9288-92 做高光流平好的粉末，以及用于亚光与无光粉末做高光流平好的粉末，以及用于亚光与无光粉末软化点在软化点在92-9592-95 做装饰粉末做装饰粉末软化点软化点9595以上以上 做重防腐粉末做重防腐粉末八，特性指标八，特性指标4 4：氯含量：氯含量生产管理部 尹 东双酚A型环氧树脂中的氯通常以三种形式存在：即活性氯（易皂化氯或水解氯）、非活性氯（结合氯）和无机氯。活性氯（易皂化氯）是
15、由于环氧树脂合成过程中正常加成的环氧氯丙烷因脱HCL的闭环反应不完全而形成的，易水解。无机氯主要是在合成树脂时缩合反应产生的大量NaCL,虽经水洗去除，但还可能残留微量NaCL。无机氯对室温电性能的影响非常明显，必须加以限制。有机氯负效应：降低固化物的电气性能和耐水性使腐蚀性增大，有机氯正效应：能防止液体环氧树脂结晶，缩短凝胶时间，促进固化反应。通常用无机氯含量来衡量后处理工艺，用有机氯含量来衡量树脂合成反应情况在环氧粉末涂料中的使用情况：制备环氧粉末涂料时，这两项指标越小越好。反之，将影响涂膜的机械性能和外观质量。在防腐环氧粉末涂料中总氯对涂层的耐阴极剥离性能影响很大；总氯越高，阴极剥离半径
16、越大。九，特性指标九，特性指标5 5：杂质含量：杂质含量生产管理部 尹 东杂质含量：在生产过程中不可避免会在树脂中残留少量杂质，如水、有机溶剂、NaCL、游离酚、环氧氯丙烷高沸物等。这些杂质对环氧树脂的电性能、色泽、储存性以及固化物的性能影响极大。水和有机溶剂会在固化成型过程中挥发，导致起泡，影响固化物质量。游离酚对固化反应有明显得影响。在环氧粉末涂料中的使用情况：环氧粉末涂料中使用环氧树脂的杂质含量通常用挥发份来表征。挥发份：是环氧树脂中的水分及其它的挥发物的总称。挥发份的大小表示树脂在水洗阶段其水份及挥发物去除的程度。粉末涂料在成膜时挥发份应尽量的低，否则就会在涂膜表面出现针孔、缩孔或失光
17、、致密性差等，影响粉末涂料的存储性、反应活性等弊病。所以在选用粉末涂料专用树脂时挥发份应控制尽量小。在防腐环氧粉末涂料中挥发份对涂层的孔隙率（粘结孔隙率、断裂孔隙率）性能影响很大；挥发份越大，孔隙率级别越大。十，特性指标十，特性指标6 6：外观与色泽：外观与色泽生产管理部 尹 东在环氧粉末涂料中的使用情况：粉末涂料适用的固体环氧树脂是无定形薄片或粒状。工艺越先进色泽会越浅。浅色的树脂可以用来制浅色制品。常常可以通过外观和色泽初步判断树脂质量的好坏：一般认为以无色、透明、具晶莹光泽的玻璃状物为佳。这表明生产树脂时选用上好的原料、树脂洁净程度也高。用这样的树脂生产浅色或白色粉末涂料时颜色纯正。十一
18、，公司产品技术指标（一步法）十一，公司产品技术指标（一步法）生产管理部 尹 东恒远公司恒远公司产品产品技术技术指标指标企业型号企业型号E-20(601)E-20(601)E-14(603)E-14(603)E-12(604)E-12(604)E-10(605)E-10(605)等级等级优级品优级品合格品合格品优级品优级品合格品合格品优级品优级品合格品合格品优级品优级品合格品合格品外观外观无明显的机械杂质无明显的机械杂质软化点（软化点（）656572726363727276768686737387879090949488889595969698989696100100环氧值（当量环氧值（当量/1
19、00/100克）克）0.2000.2000.1800.1800.1350.1350.1300.1300.1190.1190.1150.1150.1050.1050.0950.095易皂化氯（当量易皂化氯（当量/100/100克）克）0.0010.0010.0020.0020.0020.0020.0030.0030.0010.0010.0020.0020.0010.0010.0010.001无机氯（当量无机氯（当量/100/100克）克）0.00040.00040.00070.00070.00050.00050.00070.00070.00040.00040.00070.00070.00050.00050.00080.0008挥发值（挥发值（% %）0.20.20.30.30.20.20.30.30.20.20.30.30.20.20.30.3色度（加德纳号）色度（加德纳号）1 12 21 12 21 12 21 12 2注：需方对技术指标有特殊要求的，依据合同的约定执行注：需方对技术指标有特殊要求的，依据合同的约定执行
