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张明星，等：无溶剂柔韧环氧树脂在金属表面烤漆中的应用性能测试

0 引言 双伯胺端基聚醚胺, 而 Jeffamine T403 为相对分子质
量约 400、含 3 个伯胺端基的聚醚胺。 上述固化剂在室
金属表面涂料, 是金属材料持久防护和外观装饰 温下与环氧基团的反应都较温和, 为了一定程度增加
的一个主要方法。 金属表面涂料除了外观装饰作用 反应速度, 具催化性能的固化剂选用了四亚乙基五胺
外, 还需要提供金属保护的各种功能, 如优良的附着 (也称四乙烯五胺，TEPA)。 为了调节无溶剂涂料体系
力、耐温、耐水、耐溶剂性、硬度、耐磨性等。 在一些应 的黏度, 稀释剂采用了极低黏度、 性能优异的双环氧
用场合, 涂料还需具有足够的柔顺性, 以防止制件在 反应性 1,4-丁二醇二缩水甘油醚(1,4-BGE)。一些主要
切割成所需尺寸时边缘不致损坏, 或使制件在实际使 涂料原料列于表 1，均为市售工业级。
用中能承受一定的形变。 金属表面涂料大多采用高分
表 1 无溶剂柔韧环氧涂料的主要原料
子材料, 包括聚丙烯酸酯、环氧树脂、氨基树脂、聚氨
序号 原料 供应商
酯等多种高分子化合物。 传统的溶剂型长期在涂料领 1 树脂 NPEW-133L 南亚
域发挥了重要作用, 但带来了巨大的环境污染。 以丙 2 树脂 NPEL-127 南亚
烯酸酯乳液为主的水性涂料在许多领域成功代替了 3 树脂稀释剂 1,4-BGE 安徽新远科技
溶剂型, 但应用于金属表面也存在粘接、耐温、耐水等 4 固化剂 SW-2100 三惠化工
性能方面的相对局限。 无溶剂涂料, 特别是环氧树脂 5 固化剂 Jeffamine D400 亨斯迈
体系, 是近年来发展迅速的一类金属表面涂料, 在建 6 固化剂 Jeffamine D2000 亨斯迈
筑、机械、汽车、航空航天、电子电器等领域获得广泛 7 固化剂 Jeffamine T403 亨斯迈
[1]
应用 。 环氧树脂类涂料的主要品种为双组分涂料, 含 8 催化性固化剂 TEPA 亨斯迈
环氧树脂和固化剂。 环氧树脂的优点是对金属材料包 9 分散剂 6655 英克化学
括钢、铁、铜、锌、铝合金等基材具有较强的附着力, 并 10 消泡剂 6800 英克化学
具有耐腐蚀、耐水、耐溶剂、耐磨等特性。 但是环氧树 11 流平剂 9358 英克化学
12 钛白粉 R996 龙蟒
脂普遍缺乏柔顺性, 需要选择特殊的配方组分以达到
韧性要求 [2-3] 。一些金属涂料产品, 如建筑和汽车制件,
1.2 涂料配制
同时要求较高的生产效率和较短时间内达到高的硬
度、抗冲击等性能。 金属表面烤漆采用高温 (100~250 1.2.1 配方
℃) 烘烤工艺, 可以大幅缩短固化反应时间。 本文介绍 本实验部分采用的主要涂料配方见表-2。
了几种无溶剂韧性环氧树脂和固化剂体系的涂料配
1.2.2 制备工艺
制和在金属表面的涂装、烘烤试验及性能测试。
树脂 与稀 释 剂混 合后 ，加 入钛 白 粉 、分 散 剂 、消
泡剂、 流平剂等分散搅匀， 然后用高速搅拌分散机
1 实验部分
（3 000r/min）搅拌分散 30 min。 固化剂如需两个或以
1.1 原料 上化合物则另行混合。 树脂漆取少量 (20 g) 混入一
定量的固化剂, 经搅拌 2 min 后制膜。
本研究选用了一些特殊的环氧树脂、 固化剂和涂
料添加剂。 环氧树脂采用与国际知名品牌如 Hexion、
1.3 样板的制备
Dow、Huntsman 产品优异性能相当的南亚通用型树脂
制膜底板采用 0.4 mm 厚度的铝板。 涂料混合后
NPEL-127, 以及含聚氨酯链段并以环氧基封端的南亚
取少量液体放置于铝片上, 再采用 50 μm 或 100 μm
柔韧性树脂 NPEW-133L。 固化剂采用含柔性聚醚链段
的脂肪胺化合物, 包括亨斯迈 (Huntsman) 的 Jeffamine 线棒拉刮制取薄膜。 制膜后分别放入 180 ℃、190 ℃、
系列以及三惠化工的 SW-2100。 Jeffamine D400 是相 200 ℃、210 ℃、220 ℃、230 ℃的烘箱内、快速关闭烘箱
对 分 子 质 量 约 400、 含 两 个 伯 胺 端 基 的 聚 醚 胺 , 将样品烘烤 1~15 min 后迅速取出。 样品性能测试在
Jeffamine D2000 为更长链 (相对分子质量约2 000) 的 冷却至室温后 (~25 ℃) 进行。

22 分析测试 ANALYSIS AND TEST