改性胺固化剂对防腐涂料的影响
□ 浦建光1,高延敏1,张 鑫1孟祥玲1,李为力1,朱正荣2
（1．江苏科技大学；江苏省先进焊接技术重点实验室,江苏镇江 212003；2．中集集团通华特种汽车制造集团公司,江苏扬州 225000）
0 引 言
水性环氧树脂环保型防腐蚀涂料越来越受到高度的重视,其广泛地应用于钢材、管道、桥梁、石油设备等方面[1-3]。水性涂料固化剂是影响涂层性能的重要因素,分子结构的差异将引起涂层网状结构的不同,直接影响涂层机械、防腐、力学等性能。目前,常用的固化剂大都为油溶型,难溶于水中,与水性树脂配合性能较差,影响了涂层和施工性能,为解决这些问题,前人进行了有益的探索。例如,为了提高涂料的乳化性能,目前采用的措施多半是合成新的乳化剂[4],提高环氧树脂的乳化性能。但对于改变固化剂乳化性能,并使固化剂既有乳化性能又有固化性能考虑的不多。为此,本试验开展了这方面的研究,并在乳化的基础上,对固化剂进行了封端处理以期获得良好的性能。为考察其封端产生的效果,从乳化、涂层的致密度以及阻抗三个方面研究了封端的影响。
1 试验部分
1.1 原材料
环氧树脂E-44,蓝星新材料无锡树脂厂； 二乙烯三胺,上海化学试剂公司；C6～C8脂肪醇缩水甘油醚,上海化学试剂公司；多支链单环氧化合物,上海化学试剂公司。
1.2 试验仪器
JEOL 6480型扫描电子显微镜,日本电子；M283,美国EG&G公司。
1.3 DETA的制备
固化剂的选取：
固化剂A: 将环氧化合物C6～C8脂肪醇缩水甘油醚和多支链单环氧化合物分别与二乙烯三胺按照一定物质的量比加入装有搅拌装置、冷凝管和温度计的四口烧瓶中,在90 ℃下恒温反应2 h后得到封端产物a和b；然后降温至40 ℃慢慢将b加入封端产物a中共混1 h得到封端共混改性固化剂。
固化剂B: 在室温下将C6～C8脂肪醇缩水甘油醚和多支链单环氧化合物共混（物质的量比为1∶1）,并加入装有搅拌装置、冷凝管和温度计的四口烧瓶中,40 ℃时按照一定物质的量比慢慢加入二乙烯三胺,控制反应温度在90 ℃左右2 h得共混封端固化剂。
固化剂C: 不加封端剂的固化剂。
2 结果与讨论
2.1 不同类型固化剂对乳液粒径的影响
室温固化水性环氧树脂涂料体系一般采用多乙烯多胺类固化剂[5],通常采用其改性产物。本文采用另外一种类型水性固化剂分别为固化剂A、固化剂B和固化剂C所得对乳液A、B和C的粒径大小分布,见图1。
从图1中可看出,采用固化剂B乳化的乳液粒径较为均匀,平均粒径较小。综合涂膜性能可知,乳液颗粒较小,总比表面积则较大,颗粒表面固化剂浓度适中,渗透到树脂颗粒中心距离越短,固化更完全,涂膜交联密度更高。显然,封端的固化剂乳化效果更好。另外,任天斌[6]等采用带有支链的TETA合成的自乳化型固化剂,也发现不同封端剂的结构对乳液粒径有一定的影响,但目前由于研究工作尚不够深入,还没有发现结构与粒径对应的关系,有待进一步研究。
2.2 不同类型固化剂对涂层微观形貌的影响
涂层的微观形貌会直接影响涂层的性能,尤其是小分子物质在涂层中的扩散性能,进而影响涂层的耐水性,尤其是成膜后涂层的致密程度,某种程度上决定了防腐性能的优劣[7-9]。图2的SEM照片为三
种不同类型固化剂所对应固化后涂膜A、B、C的断面微观形貌图。由图2可以看出：涂膜B比涂膜A、C较清晰,表面也光滑、平整得多,说明固化剂B和成膜物质的相容性好,涂膜交联密度更高,反应较为完全,成膜效果好。A、C中出现部分黑色区域说明固化后成膜效果较差,可能由于树脂与固化剂反应不完全造成。
2.3 不同类型固化剂对涂层耐蚀性能的影响
水性涂料不但要有极低的VOC排放,而且应当具有极佳的成膜性和优异的耐水防腐性能。目前,常用交流阻抗技术（EIS）来检测涂膜耐水防腐性能[10-12],该技术具有周期短、结果精确等优点。实验选用以上3种固化剂分别与成膜物质制成清漆制备的涂层A、B、C进行E I S测试,各种固化剂所对应的涂层样板在常温下（25 ℃）3.5%的NaCl溶液中浸泡15 d后测量出的阻抗图见图3。
由图3可以看出,涂膜A和涂膜B测得的阻抗值明显大于涂膜C的阻抗值,而涂膜B的阻抗值又高于涂膜A的阻抗值,说明采用共混封端的固化剂B的所形成涂膜交联密度高于采用固化剂A的所形成涂膜,致密性优于A,涂层的耐腐蚀性能优于A。说明固化剂A和B对涂层的耐腐蚀性起到了明显的改善,能够很好地抑制腐蚀介质透过涂膜,到达基底对基材进行腐蚀。原因是由于封端剂改变了固化剂的分子结构,成膜树脂固化后交联点的数目增加,形成了交联网状结构,提高了成膜物质的致密性,降低了水、氯离子[13－14]在涂层中的扩散系数,使阻抗增大。这也可以与固化后涂层的表观形貌（见图2）互相佐证。
3 结 语
(1)对DETA固化剂进行封端,用共混后封端乳化,乳液粒径尺寸较小,制备的涂膜致密性较好。
(2)DETA固化剂的封端技术是影响涂层耐腐蚀性的关键因数,实验得知：共混后封端技术固化得到的涂层耐蚀性好。
