无(少)溶剂型环氧涂料的配方设计(三)

 

5.颜填料无(少)溶剂型环氧涂料一次要涂覆相当厚的涂膜,应加入足够量的填料,同时应保证颜填料体积浓度(PVC)相对较低,通常PVC控制在15%~25%为宜。

   颜填料对涂料的贮存性、施工性及涂膜的物理机械性等有较大影响,对涂膜的吸潮性及阻燃性也有一定影响。采用钛白、滑石粉和氧化锌的涂膜有较低的吸水率和较好的应用效果。含滑石粉的涂料施工性和贮存稳定性良好,但含氧化锌的涂料会降低贮存稳定性。

   选择超细填料可以防止涂料涂装后的流挂;蓖麻油衍生物作触变剂可增加涂料的热稳定性,其用量为基料质量的1%左右,如果过多,会破坏涂料的流平性;加入有机硅树脂作流挂调节剂,可获得光滑平整的涂膜表面。

   几种常用超细填料的主要指标见表3-15~表3-18,供选用参考。

 

 

   6.偶联剂偶联剂是一种具有两种活性基团的化合物,其分子中一部分基团与无机物表面起化学反应形成化学键;另一部分基团可与基料(有机物)的活性基团进行加成或聚合反应形成化学键。常用的偶联剂按其化学结构可分成硅烷类、钛酸酯类、铝酸酯类和锆类等。在环氧涂料中以应用硅烷类和钛酸酯类为主。

   (1)硅烷类偶联剂从表3-19中可以看出硅烷偶联剂分子结构的特点是XR-SiY3型。硅原子的一端Y是烷氧基,水解后与无机物上的羟基反应。硅原子的另一端(连在R基团上)X是有机活性基团,如乙烯基、环氧基、巯基、氨基、甲基丙烯酰基等,R一般为烷基。

 

 

   硅烷偶联剂大量应用于无机填料的处理。对含有二氧化硅为主要成分的硅微粉、白炭黑的处理效果最好,对陶土、水合氧化铝、滑石粉等处理效果很好,对轻质碳酸钙处理效果不明显。使用硅烷偶联剂处理的无机填料不仅可提高固化物的机械强度,而且可以降低物料体系黏度、提高施工性、增加填料的使用量。采用A-1100(KH-550)处理的无机填料制得环氧浇注料的黏度及弯曲强度变化见表3-20。在环氧一聚硫一聚酰胺胶黏剂中加入不同量的KH-550偶联剂对45号钢粘接剪切强度的影响,见表3-21和表3-22。

   在环氧树脂-聚硫橡胶-聚酰胺体系中加入3% KH-550硅烷偶联剂并粘接微热的45号钢;另一件45号钢试件表面用KH-550乙醇(95%)溶液涂敷一层,晾干后再经80~100℃烘干0.5h,用与45号钢相同的粘接方法施工经表面涂敷的试件。两种试件在同样条件下耐水试验结果见表3-23。从试验结果得知,在被粘接试件表面上预涂KH-550偶联剂再进行粘接,不仅干态剪切强度提高甚大,而且经15d浸水后剪切强度无变化,呈现极好的耐水性。

 

 

   (2)钛酸酯偶联剂   钛酸酯偶联剂主要用途是处理含钙、钡等非硅无机填料。

   钛酸酯能在无机物表面上与自由质子(H+)反应形成有机的单分子层。由于在界面上不形成多分子层及钛酸酯的特殊结构,生成较低表面能,使树脂体系黏度下降。用钛酸酯处理的无机物既具有亲水性又具有亲有机物性。钛酸酯加入环氧体系后,可提高固化物的冲击强度、粘接强度等物理机械性能。

   根据钛酯的分子结构及与填料的偶联机理,一般分成单烷氧基型、单烷氧基焦磷酸型、螯合型、配位体型四种。这四种类型的钛酸酯适用于不同状态下存在于填料中的水——化学键结合水、物理键结合水、吸附水和游离水。

   用于环氧树脂的钛酸酯品种及性能如下所述。

   ①3,3,4-三∈二辛基磷酰氧基)钛酸异丙酯(TTOR-12),

 

 

   由于分子中含有磷,该偶联剂有一定的阻燃性、热稳定性且水解稳定性良好。

   ②3,3,7-四辛氧基钛二(十二烷基亚磷酸酯),(KK-46B),

 

 

   是一种配位型钛酸酯,用于环氧树脂等热固性、热塑性树脂。增加填料添加量、降低黏度、改善颜料分散性和涂膜耐酸性等。

   ③3,3,6-三∈二辛基焦磷酰氧基)钛酸异丙酯(TTOPP-38S),

 

 

   本品有吸收游离子水作用,对含湿量较高的填料偶联效果好。如对水合氧化铝偶联处理后,再加入到环氧树脂中有良好的触变保持性。

 

 

 

   ④3,3,10-三基磷酰氧基)钛酸乙二酯(KR-212),它是一种螯合型钛酸酯偶联剂,该偶联剂适用于含湿量高的填料处理,如用于陶土、滑石粉、湿法二氧化硅、玻璃纤维、硅酸铝等的处理,可提高制品的冲击强度,增加填料用量,改善涂料加工流变性。

   当在平均粒径为2.5μm的碳酸钙中加入3%(质量分数)的钛酸酯后,其平均粒径变为2.1μm。用它制成涂料形成涂膜的反冲击强度得到提高,且不会影响涂膜柔韧性和涂料流平性。用TTOPP-38S处理ASP-170黏土后,制成环氧涂料,形成涂膜后,明显提高光泽、硬度、附着力和耐蚀性。

 

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