第六讲 环氧粉末固化剂及低温固化

适用于低温固化环境的环氧树脂体系的选择刘琳;俞豪【摘要】环氧固化体系的干燥时间与固化促进剂用量以及固化的环境温度密切相关.随着固化促进剂用量的增加,体系的干燥性能逐步得到提升.本文解析了固化促进剂DMP-30的作用机理并用红外谱图法表征了微观反应过程,并且通过对DMP-30在-15℃到5℃的低温固化条件下对环氧固化体系干燥性能的影响,以及不同的DMP-30加入量对体系机械性能影响的研究,结合考察环氧活性稀释剂对降低环氧固化体系粘度的作用,最终得出了环氧体系中较为合适的环氧促进剂加入量和环氧稀释剂的种类.【期刊名称】《合成材料老化与应用》【年(卷),期】2015(044)003【总页数】6页(P42-46,123)【关键词】环氧体系;DMP-30;硬干时间;固化促进剂;环氧活性稀释剂【作者】刘琳;俞豪【作者单位】先进土木工程材料教育部重点实验室;同济大学材料科学与工程学院,上海201804;同济大学材料科学与工程学院,上海201804;上海国际油漆有限公司,上海201206【正文语种】中文【中图分类】TQ323.5环氧树脂应用广泛，可作为涂料、浇铸料、电气绝缘材料、胶粘剂以及复合材料等化工产品的重要原料。

环氧树脂固化过程需要有固化剂的参与，形成不溶不熔的立体网状结构[1]。

环氧体系的固化温度通常有三种，即低温固化、常温固化和高温固化。

高温固化的温度通常在60℃以上，比如环氧树脂与酸酐类固化剂的反应，需要较高的反应温度；常温固化是大部分环氧树脂产品在工业化的条件下的固化条件，即常温或者稍微加温条件下的固化，通常是指5℃到60℃之间的固化温度；而低温固化一般是指5℃以下到自然界能达到的极端低温的固化条件。

一般到了-15℃以下，环氧固化体系中各分子活动变得极不活泼，固化反应趋于终止，除非使用硫醇固化技术使固化反应活化能大幅降低[2]，才能勉强达到环氧体系在极端低温下的固化，但因很少有工业产品有在极端低温下固化的要求，本文仅讨论-15℃到5℃的固化温度范围。

低温快速环氧固化剂
环氧固化剂是一种特殊的化学物质，它能够在受到热能的作用下，将液体聚合物快速固化到固体，且具有优异的抗腐蚀性能，被广泛应用于汽车、船舶、桥梁、建筑等工业领域。

而随着工业及技术的发展，环氧固化剂的应用越来越广泛，并且要求其能够在低温环境下也能够快速固化，因此，开发低温快速环氧固化剂就显得非常必要。

低温快速环氧固化剂实质上是一种改性环氧固化剂，它具有很好的自熔性能、自延迟固化性能以及低温快速固化性能。

其自熔性能指的是，在较低的温度下，该类固化剂能够自行熔解，从而可以达到快速的固化效果；而自延迟固化性能指的是，从液体态到固体态的过程虽然可以在较低的温度下完成，但是仍然需要一定的时间来进行；而低温快速固化性能指的是，该类固化剂可以在较低的温度下快速固化，而不需要过多的时间，使得该剂具有非常好的应用价值。

除了低温快速环氧固化剂的优异性能外，该剂还具有其它一些优点。

首先，该剂具有很好的耐腐蚀性能，能够有效抵御外界的腐蚀因素；其次，该剂具有良好的耐磨性能，可以耐受摩擦和撞击；最后，该剂具有良好的密封性能，能够有效防止外界物质的渗入。

总之，低温快速环氧固化剂是一种改性环氧固化剂，具有自熔性能、自延迟固化性能以及低温快速固化性能，还具有很好的耐腐蚀性能、耐磨性能和密封性能，因此，目前在工业及建筑领域得到广泛的使用，发挥着重要的作用。

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环氧地坪涂料的原材料——固化剂和固化促进剂环氧地坪涂料的原材料——固化剂和固化促进剂(2012-03-27 09:49:24)1.固化剂（1）常用固化剂及其对环氧涂料性能的影响环氧树脂靠固化剂交联固化。

固化剂的品种很多，达数十个，常用的是各种胺类（例如脂肪胺、脂环胺）和树脂类固化剂。

按固化剂固化环氧树脂的机理，可分为与环氧树脂的环氧基反应固化的固化剂、与环氧基反应的固化剂和与环氧树脂的羟基反应的固化剂三大类。

最后一类主要是一些能和环氧树脂起反应的树脂，例如含羟甲基或烷氧基的酚醛树脂、三聚氰胺树脂、三聚氰胺树脂和多异氰酸酯等。

在胺类固化剂中，脂环胺及其加成物色浅、流平性好、光泽高、不泛白、不需诱导期，但其玻璃化温度较高，柔韧性较差，主要用作无溶剂环氧地坪涂料的固化剂，使用时尚需同时加入聚硫橡胶、长链烷基缩水甘油醚、弹性聚氨酯等增韧剂进行增韧处理。

表1-1中列出593、T31、651等几种常用的商品固化剂的特性，表1-2中列出实验研究得到的常用商品固化剂对环氧树脂涂料性能的影响。

表1-1几种常用商品固化剂的特性①耐盐雾性为连续喷雾700h，其他各种耐性为浸泡2400h。

②651固化剂的该项实验结构反常，可能是实验时固化剂的用量偏大所致。

从表1-2中可知，各种固化剂引起的涂料力学性能的差异主要是涂膜硬度、凝胶时间和涂膜干燥时间等项目。

NX-2040的综合性能最好，既具有较长的操作适用期，又有较快的干燥时间，且涂膜硬度使用。

各种固化剂引起的涂料耐化学性能的差异主要是耐油性、耐油-水混合性、耐酸性和耐溶剂性。

酮亚胺类水下环氧树脂固化剂，由于其分子结构中含有水分子基团，因此耐水性和耐盐雾性较差。

同样，NX-2040固化剂的耐化学腐蚀的综合性能优异。

（2）低温固化环氧树脂用固化剂环氧类涂料冬季低温施工固化速度慢，尤其对于聚酰胺的品种更为明显。

而我国地域辽阔，很多地区冬季-夏季温差很大。

尤其是季节交替时经常是一个产品在一个地区使用正常，而另一个地区则会出现问题，甚至必须调整和改变配方。

环氧粉末涂料的固化反应原理及进展摘要：环氧粉末涂料是开发最早的热固性粉末涂料，它的涂膜附着力、硬度、柔韧度、耐化学药品性能优良，具有优异的反应活性和贮藏稳定性，因此应用十分广泛。

本文介绍了环氧粉末涂料的固化反应相关的原理，综述了二十多年来环氧粉末涂料的进展。

关键词：环氧粉末涂料，固化反应，应用，进展前言：环氧粉末涂料是20世纪60年代开发的热固性粉末涂料，在相当一段时间里，环氧粉末涂料成为品种多、应用面最广的热固性粉末涂料。

但是进入80年代后期开始，随着环氧-聚酯粉末涂料的迅速发展，这种粉末涂料比环氧粉末涂料的装饰性和价格方面有优势，环氧粉末涂料的许多用途逐渐由环氧-聚酯粉末涂料所替代，环氧粉末涂料从首要地位转变为次要的地位。

据2006年的统计，在世界热固性粉末涂料的产量中，环氧粉末涂料占6.5%，其产量在环氧-聚酯和聚酯粉末涂料后的第三位。

[1]环氧粉末涂料是最早开发成功的热固性粉末涂料之一，由于环氧粉末诸多的优点，目前仍占相当的比例。

以环氧树脂为主体原料制备的环氧粉末涂料具有以下主要优点：（1）涂膜具有一定的外观水平。

因为环氧树脂的熔融黏度低，涂膜的流平性较好，同时由于固化时不产生任何副产物，因此易于得到平整的涂膜。

（2）涂膜的物理机械性能及耐化学药品性能好，并且还具有良好的电气绝缘性。

（3）通过选择合适的环氧固化剂，可以得到常温贮存稳定性好的粉末涂料。

（4）环氧树脂熔融黏度低，因而在熔融混合挤出时，树脂与颜料之间的润湿性好，颜料分散均匀；加之物料熔融温度与树脂的软化点相差不大，这样在生产过程中不易产生“胶化”粒子。

（5）静电作用性好。

环氧树脂具有较高的体积电阻，使得制成的粉末粒子易于带电，静电涂装性能好，涂敷在工件上不易脱落，涂装效率高。

环氧粉末涂料是由专用的树脂、固化剂、流平剂、促进剂、颜料、填料和其他助剂配制而成，它的生产方法和传统的溶剂型涂料有所不同，粉末涂料的生产工艺仅是物理性的混溶过程，不存在着复杂的化学反应，而且要尽可能控制其不发生化学反应，以保证产品具有相对的稳定性。

低温固化环氧胶固化剂1.引言1.1 概述概述部分的内容是对低温固化环氧胶固化剂这一主题进行简要介绍。

首先，可以介绍低温固化环氧胶固化剂的定义和基本原理。

低温固化环氧胶固化剂是一种能够在相对较低的温度下促使环氧胶发生固化反应的化学物质。

它与环氧胶一起使用，通过交联反应将液态的环氧树脂转变为固态的胶状物体，具备了胶粘性和强度。

相比于传统的高温固化胶固化剂，低温固化环氧胶固化剂提供了更加灵活和方便的固化方式。

接下来，可以介绍低温固化环氧胶固化剂的主要特点。

首先，低温固化环氧胶固化剂具有较低的固化温度要求，通常在室温或稍高的温度下即可实现固化，这使得其在一些特殊环境中具备了更好的适应性和应用性。

其次，低温固化环氧胶固化剂具有较快的固化速度，可以在短时间内完成固化反应，提高生产效率。

此外，低温固化环氧胶固化剂还具有优异的粘接性能和耐高温性能，使其在许多工业领域中得到广泛应用。

最后，可以提及本文结构。

本文将首先介绍低温固化环氧胶的特点，包括固化温度要求、固化速度、粘接性能和耐高温性能等方面。

其次，将探讨低温固化环氧胶的应用领域，例如航空航天、电子电器、汽车制造等领域。

最后，将强调低温固化环氧胶固化剂在整个固化过程中的重要性，并展望其未来的发展趋势。

通过这样的概述部分，读者可以对低温固化环氧胶固化剂有一个整体的了解，并对接下来的内容有所期待和思考。

1.2 文章结构文章结构是指文章的整体架构和组织方式，它决定了读者阅读和理解文章的方式和顺序。

本文的结构主要分为引言、正文和结论三个部分。

在引言部分，我们旨在给读者提供一个总体概述和导读。

首先，我们将在1.1节中对低温固化环氧胶进行概述，介绍它的定义、特点和主要成分等。

接下来，在1.2节中，我们将详细介绍本文的结构，以及每个部分的内容和目标。

最后，在1.3节中，我们将明确阐述本文的目的和意义，为读者提供一个清晰的整体框架。

接下来是正文部分，我们将详细探讨低温固化环氧胶的特点和应用领域。

环氧固化剂及固化温度环氧固化剂是一种常用的化学物质，用于与环氧树脂反应，形成强度高、耐磨耗、耐化学品腐蚀的固态材料。

在环氧树脂固化过程中，固化剂起到催化剂的作用，加速固化反应的进行。

环氧固化剂的选择和固化温度的控制对于固化过程的效果和材料的性能具有重要影响。

环氧固化剂的种类很多，常用的固化剂有胺类、酸酐类、酸酯类、酚醛类等。

不同类型的固化剂有不同的固化机理和性能特点。

例如，胺类固化剂可以与环氧树脂发生胺碱反应，形成交联结构，具有优秀的耐热性和耐化学性；酸酐类固化剂可以与环氧树脂发生酸碱中和反应，形成酯键，具有良好的柔韧性和附着力。

在实际应用中，根据具体的要求选择合适的固化剂，以达到所需的材料性能。

固化温度是指环氧固化剂和环氧树脂在一定时间内加热的温度。

固化温度影响固化反应的速率和固化产物的性能。

温度的选择要考虑到固化剂的活性、反应速率和固化产物的性能。

通常情况下，固化温度越高，反应速率越快，固化时间越短。

但是过高的温度可能会导致反应过快，固化物内部产生过大的应力，从而引起裂纹和变形。

因此，在选择固化温度时需要综合考虑固化剂的特性、环境条件和所需的材料性能。

固化温度的选择还受到固化剂的活性和反应速率的影响。

活性高的固化剂通常可以在较低温度下快速反应，但温度过高也可能会引起固化剂的恶化和降解。

因此，在实际应用中，需要根据具体的固化剂和环境条件，确定合适的固化温度范围。

总之，环氧固化剂的选择和固化温度的控制是影响固化过程及材料性能的重要因素。

通过合理选择固化剂和控制固化温度，可以得到具有良好性能的固化物。

相关研究和实践经验表明，通过理论计算和实验优化，可以得到相应的固化剂和固化温度范围，以满足具体应用的需要。

低温固化粉末涂料的探讨LtD低温固化粉末涂料的探讨粉末涂料虽然具有四“E〞(Economical-经济、Environmental-环保、Efficient-高效、Excellent performance-性能卓越)的优点，但它的一些弱点也是显而易见的。

如固化条件比拟苛刻，固化温度一般在180～200℃之间。

假设能降低固化温度可降低能耗，是环保、节能减排的需要。

固化温度高，除了导致能耗高外，对一些不能耐高温的基材，如塑料、木材等的涂装受到限制，大大影响了粉末涂料应用领域的扩大。

从进一步提高效率的角度来考虑，往往可以低温固化的粉末涂料，在保持温度不变的条件下，大大缩短固化时间，提高生产效率。

因此实现粉末涂料的低温固化，已成为粉末涂料业界的开展方向之一。

长期以来，从事粉末涂料以及相关配套领域如原材料、设备的同仁们的努力下，在粉末涂料低温固化方面已取得了不小的进展。

现在纯环氧体系砂纹效果产品可以做到130℃/15分钟固化。

平面高光环氧体系可以做到140℃/15分钟固化。

但环氧的耐黄变和耐候性能差，不能用于户外使用。

较之环氧体系耐黄变好些的聚酯/环氧混合型体系砂纹产品也可以做135℃/15分钟，平面高光产品可以做到150℃/15分钟固化(流平稍差)。

纯聚酯体系砂纹产品可以做到140℃/15分钟固化，平面高光可以做到160℃/15分钟固化。

但是纯聚酯体系平面低光产品目前还是很困难。

实现粉末涂料超低温固化在技术上有较大难度。

首先，粉末涂料的固化体系是一种低温潜伏性的固化体系，如果该体系低温反响活性较高，势必影响到粉末制粉挤出与储存稳定性，另一方面粉末涂料所采用的树脂与固化剂均是较高软化点的固体，在低温下熔融粘度较高，在低温固化时，涂膜难以流平，影响外表效果。

如果采用软化点较低的树脂与固化剂虽可降低熔融粘度，但粉末的储存稳定性变差，需要低温冷藏保存，给使用带来诸多不便。

因此，寻求一种能适合粉末储存既有较高的软化点又有适宜的反响活性的树脂与固化剂是制备低温固化粉末涂料的关键。

环氧粉末固化剂及其低温固化进展六安市捷通达化工有限公司翁世兵环氧粉末涂料是最早发展的热固性粉末涂料。

借助于胺类、有机酸或酐类等不同类型的固化剂，能够获得性能广泛环氧粉末涂料产品。

因此它在许多大面积涂装、保护性涂装、功能粉末涂料应用等方面占有主导地位。

在众多可用的环氧固化剂中，也不乏可实现低温固化的品种，这也使得环氧系统在低温或快速固化领域也有相当好的前景。

本文将简要介绍可应用于粉末涂料的各种环氧固化剂，及其在低温固化方面的发展。

环氧粉末体系最基本的组成是含有环氧基的环氧树脂，最为常用的是双酚A 二缩水甘油醚齐聚物，即大家所熟知的E-12。

为了形成不溶不熔的三维网状涂膜，必需配合适当的固化剂使线型环氧树脂交联。

用于环氧树脂的固化剂，主要是能与树脂中环氧基产生交联反应的化合物。

根据固化剂中能够与环氧基反应的活性基团的不同，可将环氧固化剂分为含胺基的胺类化合物、含有羧基的化合物以及含有羟基的化合物。

下面将分别介绍几类可用于粉末涂料的环氧固化剂及其在低温固化方面的发展。

1 胺类化合物1.1 咪唑及其衍生物用于粉末涂料的简单取代咪唑，主要有2-甲基咪唑、2-苯基咪唑、长链取代基咪唑等几种。

虽然这些简单咪唑能提供很高的固化活性，但由于其熔点一般较高、难以与环氧树脂均匀分散，活化温度低（82-87℃）与环氧树脂混合后贮存期较短，因此，此类咪唑通常不作为单一固化剂用于低温固化系统中，而通常是作为固化促进剂与其他固化剂联合使用。

例如与在环氧/双氰胺体系中添加0.1%-0.3%重量份的2-甲基咪唑，可使固化温度将至160℃左右。

作为固化剂和固化促进剂时，咪唑与环氧树脂的固化反应如下图所示。

为了克服简单咪唑环氧树脂固化剂的缺点和不足，将简单咪唑化合物进行改性，对咪唑分子上的活性点(仲胺基、叔胺基)进行钝化，适当降低其反应活性，改善其与环氧树脂的相容性，同时也可以赋予其他特殊的性能。

在粉末涂料中已有应用的咪唑衍生物主要有以下几类。