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）

摘要：利用缩水甘油醚和二乙烯三胺制得端氨基环氧-胺加成物作为固化剂,采用扫描电镜探讨了 不同类型固化剂对涂层乳液粒径、表观形貌的影响；利用交流阻抗技术研究了不同固化剂对涂层耐蚀 性的影响。结果表明：共混封端的固化剂的乳化性能较好,乳液的平均粒径较小,其制备的涂层耐蚀性 最好。

关键词：防腐蚀；端氨基环氧-胺加成物；乳液；扫描电镜；电化学阻抗谱

中图分类号：TQ630 文献标识码：A 文章编号：1006-2556(2008)06-0033-03

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 成膜物质的相容性最好,涂膜交联密度更高,反应较 为完全,成膜效果最好。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 到的涂层耐蚀性最好。

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