活性稀释剂对环氧树脂涂层的性能影响

0 引言

双酚A型环氧树脂的粘度常高于几千厘泊，当用于环氧浇注、注射成型、层压制品工艺时，为了达到较好的渗透力，以添加足量的填料，需要加入适量的稀释剂;当应用于环氧无溶剂漆浸渍、滴浸电机绕组时，为了获得可施工的工艺粘度，制得浸透完善的具有优异性能的漆种，也需要加入一定量的稀释剂。稀释剂是环氧树脂配方中不可缺少的一个组成部分。

稀释剂分为活性与非活性稀释剂两种，通常说的溶剂也即非活性稀释剂，它们不参与环氧树脂的固化反应。其中，低沸点溶剂随反应进行而挥发，因此会给固化物留下孔隙，使收缩率增大，严重时将影响固化物的性能;高沸点溶剂存在迁移和渗出倾向，尤其在浸入液体和溶剂后抽出现象非常明显，而且较大的面张力会严重影响材料的流平性和表面较果。活性稀释剂主要是指含有环氧基团的低分子环氧化合物，它们可以参加环氧树脂的固化反应，成为环氧树脂固化物的交联网络结构的一部分，对环氧树脂的综合性能影响较小。因此，目前在实际应用中大多通过添加活性稀释剂来调节体系的黏度，以改善体系的工艺性能。

本研究以三种不同的活性稀释剂为研究对象，考察其含量对NPEL128/T403体系的粘度、固化特性及涂层力学性能的影响，为今后环氧涂层配方的设计提供理论基础。

1 实验

1.1 原料

环氧树脂E44：南通星辰合成材料有限公司;固化剂D400：南京亨斯曼化工有限公司;活性稀释剂C12(碳12-14烷基缩水甘油醚)：上海众司实业有限公司;活性稀释剂207(聚丙二醇二缩水甘油醚)：上海众司实业有限公司;活性稀释剂ERD512(1,6-乙二醇二缩水甘油醚)：上海众司实业有限公司。

1.2 实验方法

将环氧树脂E44与活性稀释剂在60 搅拌回流，直至树脂完全溶解，冷却后得到稀释树脂，测试其粘度。将稀释树脂和固化剂D400按活泼H:环氧基团=1:1的摩尔比进行混合，采用电转搅拌器搅拌5min，真空脱泡，用100m的漆膜涂敷器在钢板上涂敷一层漆膜，用于附着力测试;剩下涂料浇注在模具中，用于其他性能测试。室温固化7天后测试各性能。

2 结果与讨论

2.1 活性稀释剂种类对环氧树脂粘度的影响树脂的粘度直接影响到涂料的工艺性能。图2为不同活性稀释剂对环氧树脂粘度的影响情况。由图2可见三种活性稀释剂的加入均能有效改善树脂体系的工艺性，且随着稀释剂含量的增加树脂体系粘度越低。单环氧基的活性稀释剂C12的稀释能力最强，当其加入量为10%时，树脂的粘度仅为600cP，比纯树脂粘度降低了65%。双环氧基的活性稀释剂207和ERD512对树脂粘度的稀释行为类似，当其加入量较低时，稀释能力明显低于C12;但当加入量超过20%时，三种稀释剂的稀释效果基本相当。

2.2 活性稀释剂种类对环氧树脂固化涂层硬度的影响

涂膜硬度是用户和涂料生产供应商最为关心的性能指标之一，也是涂料的最重要的物理性能之一，反映了一个材料抵抗另一个材料压陷、刮擦、切划和渗透的能力。图3不同活性稀释剂对环氧树脂固化涂层硬度的影响规律。对于三种不同结构的活性稀释剂来说，涂层的硬度均随着稀释剂加入量的提高而降低。这是因为活性稀释剂的主链结构为脂肪链，刚性较双酚A环氧树脂的苯环小很多，因此可以降低固化涂层的硬度。但是，对于不同种类活性稀释剂来说，其对硬度影响程度的差别却很大。其中，单官能团活性稀释剂C12得到的固化树脂硬度最小，双官能团活性稀释剂207次之，ERD512最大。这是因为C12稀释剂仅带有一个环氧基，大大破坏了树脂的交联网络，使分子间距离明显增大，交联密度变小，因此硬度小;而对于双官能团的207和ERD512来说，207分子链长，并且带有-CH3侧基的，因此交联密度较ERD512大，硬度比ERD512小。

2.3 不同活性稀释剂对环氧树脂固化涂层附着力的影响

对于涂料来说，防腐性能是一个重要的考察指标，而高分子涂层充分发挥防腐功能的先决条件在于与金属之间的粘接即附着力的好坏。因此，本文对活性稀释剂对环氧树脂固化涂层附着力的影响进行了研究，结果如图4所示。随着活性稀释剂用量的提高，附着力先增大后减小。这是因为在树脂中加入活性稀释剂，体系粘度降低，对钢板底材的浸润性变好，同时适当降低了固化树脂的交联密度，内聚力变小，有利于附着力的提高;但当加入量过多，由于活性稀释剂参与了树脂的固化反应，相当于降低了涂层在金属底材上附着的化学活性中心比例，因此附着力降低。对于单官能团活性稀释剂C12来说，其对树脂粘度的稀释能力最强，因此当加入量仅为5%时，就能使固化树脂的附着力达到最高值;对于双官能团活性稀释剂207和ERD512来说，加入量为10%时，固化树脂的附着力达到最高值，由于207比ERD512分子链长，稀释能力强，附着力稍高于ERD512。

3 结论

(1) 单环氧基活性稀释剂(C12)较双环氧基活性稀释剂(207和ERD512)的稀释能力强;

(2) 环氧树脂固化涂层的硬度均随着稀释剂加入量的提高而降低，C12的降低程度最大;

(3) 随着活性稀释剂用量的提高，环氧树脂固化涂层的附着力先增大后减小;

(4) 在环氧树脂中加入适量的活性稀释剂，可以提高固化涂层的抗冲击性能，双环氧基活性稀释剂ERD512的增韧效果最明显。