梨樹環(huán)氧樹脂發(fā)展簡史
梨樹環(huán)氧樹脂的研制始于上世紀三十年代。最初,瑞士的皮里·卡斯坦和美國的S.O.格林里分別成功合成了環(huán)氧樹脂。后來,德國的P.Schlack在1933年通過雙酚A合成了環(huán)氧樹脂,并發(fā)表了相關的固化專利。經過一系列的研究與實驗,P.Castan進一步研發(fā)出由環(huán)氧氯丙烷與雙酚A反應制得的低熔點樹脂,并研究了其固化方法。到了1939年,S.O.格林里成功合成了雙酚A型高分子量環(huán)氧樹脂,并將其應用于熱固性涂料,之后在1943年發(fā)布了相關專利。二戰(zhàn)后,環(huán)氧樹脂的工業(yè)應用得到了迅速的發(fā)展,尤其在涂料、電器、粘合劑等多個領域。
自五十年代起,我國也開始生產環(huán)氧樹脂,至今已成為市場上應用廣泛的聚合物之一。據統計,1980年全球環(huán)氧樹脂產量已達到約36萬噸,其中涂料工業(yè)消費量占據較大比重,且產量持續(xù)穩(wěn)定上升。
環(huán)氧樹脂涂料的特性
環(huán)氧樹脂涂料以其獨特的性能在工業(yè)中占據重要位置。這種涂料通過與梨樹固化劑或植物油脂肪酸反應,形成網狀結構的大分子,由熱塑性轉變?yōu)闊峁绦?,因此具備了許多優(yōu)異的性能。其中,包括強大的粘結力、良好的耐化學藥品性能、出色的防腐蝕性和耐水性,同時涂膜附著力好、熱穩(wěn)定性及電絕緣性優(yōu)越。然而,環(huán)氧樹脂涂料也存在一些缺點,如耐候性較差、易粉化,涂膜豐滿度不足,因此不太適合作為戶外或高裝飾性涂料使用。此外,由于環(huán)氧樹脂中含有羥基,若處理不當,可能會影響涂膜的耐水性。環(huán)氧樹脂涂料在市場上有多種類型,但部分品種采用雙包裝形式,制造和使用上稍顯不便。盡管如此,環(huán)氧樹脂涂料在多個領域仍有著廣泛的應用。
環(huán)氧樹脂涂料的分類
環(huán)氧樹脂涂料是合成樹脂涂料的四大支柱之一,以用途和涂料狀態(tài)分類較多,大體上有五種分類標準:
施工方式
噴涂用涂料,滾涂用涂料,流涂用涂料,浸涂用涂料,靜電用涂料,電泳用涂料,粉末流動涂料和刷涂用涂料等。
用途
建筑涂料,汽車涂料,艦船涂料,木器涂料,機器涂料,標志涂料,電氣絕緣涂料,導電及半導電涂料,耐藥品性涂料,防腐蝕涂料,耐熱涂料,防火涂料,示溫涂料,潤滑涂料,燒蝕隔熱涂料,食品罐頭涂料和阻燃涂料等??傊煞譃榻ㄖ?,工業(yè)用和特種用三種。
固化方法
自干型涂料:單組分、雙組分和多組分液體涂料;烘烤型涂料:單組分和雙組分固體或液體涂料;輻射固化涂料。
梨樹固化劑名稱
胺固化型涂料、酸酐(或酸)固化型涂料和合成樹脂固化型涂料等。
涂料狀態(tài)
溶劑型涂料、無溶劑型(液態(tài)和固態(tài))涂料和水性(水乳化型和水溶型)涂料。
環(huán)氧樹脂涂料的應用
如今,因為石油化工、食品加工、鋼鐵、機械、交通運輸、電子和船舶工業(yè)的飛速發(fā)展,環(huán)氧樹脂涂料的使用量大幅增加:
防腐蝕涂料
為了滿足防腐蝕涂料的特殊需求,人們設計了多種類型的環(huán)氧防腐蝕涂料,包括溶劑型、無溶劑型(如粉末涂料)和高固體分涂料。這些涂料在鋼材表面、飲水系統、電機設備、油輪、壓載艙、鋁及鋁合金表面和耐特種介質等場合都表現出了優(yōu)異的防腐蝕效果。
艦船涂料
海洋環(huán)境對涂料的要求極高,因為海上存在潮濕、鹽霧、強烈的紫外線和微堿性海水的侵蝕。環(huán)氧涂料因其出色的附著力、防銹性、耐水性、機械強度和耐化學藥品性,在艦船防護中起到了至關重要的作用。它被廣泛用于船殼、水線、甲板等部位,顯示出耐磨、耐水、耐油和強粘結性等特性。此外,環(huán)氧飲水艙涂料也已在艦船中得到了廣泛應用。
電氣絕緣涂料
環(huán)氧涂料所形成的涂層具備顯著的性能優(yōu)勢,如電阻系數高、介電強度強、介質損失小,以及出色的耐濕熱、耐霉菌和耐鹽霧等三防性能。因此,它被廣泛地應用于各種領域,包括浸漬電機和電器設備的線圈、繞阻以及各類絕緣纖維材料;用于各種組合配件的表面涂覆;作為粘結劑連接各種絕緣材料;為裸體導線提供涂裝保護,以及作為各種澆注料等。這些應用都充分展現了環(huán)氧涂料優(yōu)良的性能和廣泛的用途。
食品罐頭內壁涂料
為了確保食品罐頭內壁具有出色的抗腐蝕性和良好的粘結性,科學家們利用了環(huán)氧涂料的特性。這種涂料能夠有效地抵抗酸、硫等介質的侵蝕,成為食品罐頭內壁的理想選擇。進一步地,通過環(huán)氧樹脂與甲基丙烯酸甲酯/丙烯酸的接枝反應,制成了特殊的水溶性環(huán)氧涂料,現已廣泛應用于啤酒和飲料瓶的內壁,工業(yè)化生產效果顯著,確保了飲料的存儲安全。
水性涂料
環(huán)氧酯配制的水性電泳涂料具備多重優(yōu)點,包括良好的防腐蝕性、裝飾性和保色性。這種涂料不僅在汽車工業(yè)中廣泛應用,還成功拓展至醫(yī)療器械、電器和輕工產品等領域。雙組分水性環(huán)氧涂料在新舊混凝土之間的粘接表現尤為出色,其強大的粘結力能夠有效防止機械損傷和化學藥品的侵害。此外,它還能在核反應堆裝備防護中發(fā)揮作用,便于去除放射性污染。
地下設施防護涂料
環(huán)氧涂料及其改性產品在地下設施防護方面扮演著重要角色。由于其出色的防水滲漏性能,環(huán)氧涂料被廣泛應用于地下貯罐的防腐蝕,取得了顯著成效,受到了廣泛認可。
特種涂料
為了滿足特殊環(huán)境下的應用需求,科學家們開發(fā)了多種基于環(huán)氧涂料的特種涂料。例如,環(huán)氧—有機硅基料制成的高溫涂料和燒蝕隔熱涂料,能夠承受高溫環(huán)境的挑戰(zhàn),適用于宇宙飛行器的防護。此外,環(huán)氧潤滑涂料、環(huán)氧—有機硅示溫涂料、改性環(huán)氧涂料和環(huán)氧阻燃涂料等也在不同領域得到了成功應用,如鐵軌潤滑、設備溫度指示、金屬膜電阻器和碳膜電阻器的保護,以及電阻器的色環(huán)標志等。
環(huán)氧樹脂的類型
有時,人們把縮水甘油醚型環(huán)氧樹脂又分為雙酚F型環(huán)氧樹脂、Novolac環(huán)氧樹脂、雙酚A型環(huán)氧樹脂和三羥甲基丙烷環(huán)氧樹脂等。當雙酚A型環(huán)氧樹脂的重復單位n=25~100時,一般稱線型環(huán)氧樹脂。按照化學結構,環(huán)氧樹脂可分為以下五種類型:
縮水甘油醚型環(huán)氧樹脂
縮水甘油醚型環(huán)氧樹脂相當于多元酚(或多元醇)與環(huán)氧氯丙烷反應,脫去氯化氫而得到的產物。
縮水甘油酯型環(huán)氧樹脂
縮水甘油酯型環(huán)氧樹脂是一種由二元或多元羧酸與環(huán)氧氯丙烷反應,脫去氯化氫而得到的產物。
縮水甘油胺型環(huán)氧樹脂
縮水甘油胺型環(huán)氧樹脂相當于多元胺與環(huán)氧氯丙烷反應,脫去氯化氫而得到的產物。
脂環(huán)族環(huán)氧樹脂
由雙烯醚、酯類與過氧化醋酸等反應得到的產物;由丁二烯 環(huán)戊二烯等經Diels—Alder反應制成環(huán)戊二烯,然后再與過氧酸進行氧化反應而得到的產物;由環(huán)已酮與甲醛反應制成縮合物,然后再與環(huán)氧氯丙烷反應,脫去氯化氫而得到的產物。
元素改性環(huán)氧樹脂
元素改性環(huán)氧樹脂是在環(huán)氧樹脂分子中引人特性元素、如鹵素、鈦原子和硅原子等,從而改進環(huán)氧樹脂的阻燃性、耐溫性、介電性和耐水性等。
使用環(huán)氧樹脂時需注意以下幾點:
1、佩戴編織或橡膠手套,以免皮膚過敏。
2、與皮膚接觸時使用肥皂清洗,如接觸眼睛需馬上用大量清水沖洗,嚴重者請及時就醫(yī)。
3、工作場所應保持通風并防煙防火。
4、大量泄漏時需打開窗戶通風,用沙子填埋后,再進行清除。