pg电子官方粉末涂料用环氧树脂及其固化剂

　　通过分析各种环氧树脂及其固化剂的结构特点，阐述这些结构特点对粉末涂料性能的影响。

　　环氧树脂是指含有α-甲基环氧乙烷基的热塑性树脂，它们可以通过化学交联形成不熔不融的热固性聚合物。

　　从化学上讲，环氧树脂指分子末端、环状结构间或者其它中间位置上含有两个及以上环氧基、同时又可以通过化学交联生成热固性固体的一类物质。

　　由于环氧树脂具有优异的防腐、绝缘、耐热、柔韧性、装饰性，因此，环氧粉末涂料多用于管道、钢筋、阀门、卷材、室内装饰、绝缘等领域。

　　常见的环氧树脂的固化剂有胺类、酚类固化剂，它们的结构特点决定了涂层具有特定的物理化学性能。

　　双酚A型环氧树脂由双酚A和环氧氯丙烷聚合得到，根据合成方法不同，有一步法、二步法两种。

　　环氧值、软化点、有机氯、无机氯是评估环氧树脂性能的重要指标。双酚A结构具有优异的防腐性能、热稳定性能，以及一定的刚性，便于粉末储存和磨粉。

　　醚键具有优异的柔韧性和耐水解性能，羟基提高涂层与底材的附着力，环氧基团提供固化交联基团。

　　n为重复单元的个数，n值越大，环氧树脂型号越高，分子链越长，分子量越大，粘度越大，环氧值越低，环氧当量越高，柔韧性越好。

　　双酚A型环氧树脂中含有大量的苯环，耐候性能差，由它制成的环氧粉末涂料不能在户外使用。

　　将环氧树脂中的苯环用饱和六元环代替，这类环氧树脂称为氢化双酚A环氧树脂，氢化双酚A环氧树脂分子结构见图2，R2、R3代表甲基。

　　氢化双酚A环氧树脂不仅具有双酚A环氧树脂的优点，还具有优异的耐候性能。氢化双酚A环氧树脂固化后生成的涂膜经1000h老化后物理机械性能基本没变，相对于双酚A型环氧树脂，它的耐候性能得到提高。

　　双酚A型环氧树脂官能度为2，涂膜的交联密度低，耐热、防腐性能差。多官能团环氧树脂官能度大于2，固化后涂膜的交联密度高、防腐性能好，粉末涂料常用的多官能团环氧树脂的官能度为4，如：四酚基乙烷环氧树脂等。

　　四酚基乙烷环氧树脂又称四酚基乙烷四缩水甘油醚（t-PGEE），属酚醛型环氧树脂，由苯酚与乙二醛在酸性催化剂存在下反应制得的四酚基乙烷，再与环氧氯丙烷在氢氧化钠催化下反应制得。

　　四酚基乙烷环氧树脂室温下为固体，软化点75～80℃，环氧值0.45～0.50mol/100g，分子结构式见图3。

　　四酚基乙烷环氧树脂含有四个环氧基团，固化后涂膜的交联密度大，提高了热熔结环氧管道涂料的防腐和耐温性能。

　　高铁、跨海大桥等大型项目使用的钢筋需要喷涂环氧粉末涂料来提高防腐性能，石油、天然气输送管道也需喷涂环氧粉末涂料来延长使用寿命。

　　钢筋在低温下弯曲，涂膜不能出现裂纹；石油管道在-30℃下弯曲涂膜无裂纹，这些检测对涂膜的柔韧性提出了很高的要求，普通双酚A型环氧树脂很难满足。

　　因此，需要对普通环氧树脂进行增韧改性。丁腈橡胶改性环氧树脂应运而生，合成过程见图4。

　　将橡胶分子链接到环氧树脂中，再通过环氧树脂与固化剂反应，将丁腈橡胶链段接入到涂膜大分子链中，由于丁腈橡胶具有很强的柔顺性，它和环氧树脂刚性链形成“海-岛”结构，有效提高了涂膜的柔韧性，避免涂膜在低温弯曲时开裂。

　　Si-O键能很高，为106千卡/mol；此外，Si-O键容易旋转，含有Si-0键的聚合物分子链高度卷曲，具有很强的柔顺性。

　　因此，在环氧树脂中引入Si-0键，不仅可以提高涂膜的柔韧性，还可以提高涂膜的耐热性。

　　由甲基、苯基、羟基、乙氧基聚硅醚四种有机硅单体制得的聚硅氧烷与环氧树脂在催化剂作用下进行接枝反应，改性后涂膜的Tg提高92℃，Ti（热分解起始温度）、Tox（热分解峰顶温度）约提高了30℃，大大提高了涂膜的耐热性。

　　将Si-0键引入到多官能团环氧树脂中，不仅具有多官能团环氧树脂提供的高交联密度、重防腐性能，还具有Si-O键提供的柔韧性和耐热性，综合性能更加优良。四官能度硅改性环氧树脂（TG-Siloxane）结构见图5。

　　高膜玻璃化转变温度（Tg）环氧树脂是指固化后所得涂膜的玻璃化转变温度（Tg）很高的一类环氧树脂，通常涂膜Tg≥120℃。

　　普通双酚A型环氧粉末涂料涂膜Tg120℃，不能输送高温油气，高膜Tg环氧树脂正是解决这一问题，结构见图6，取代基可以是卤素或苯环。

　　在普通双酚A型环氧树脂中，取代基为H或CH3，空间位阻小，涂膜链段容易运动，涂膜Tg低。高膜Tg环氧树脂中的取代基为卤素或苯。