环氧树脂体系最终能获得的性能主要取决于固化剂的性质。对于许多环氧体系在正常环境温度下固化的应用,主要使用胺基固化剂。一级和二级脂肪族、芳香族和环脂肪族多胺及其衍生物会与环氧树脂发生反应并固化。胺固化环氧树脂系统用于一般工业和一些建筑(室内)应用,以及地坪涂料和整体地板浇头。假设使用相同的环氧树脂,每种类型的多胺具有不同的性能。在本文中,我们将重点讨论用于环境固化双组份环氧涂料的常见环脂肪族二胺。

以环脂肪族二胺为基础的环氧固化剂通常用于要求颜色低、色稳定性好、开启时间长、耐胺红(或碳化)的涂料应用。其他理想的性能包括高硬度值,良好的机械性能和耐化学物质,如碱和稀酸溶液。使用环脂肪族二胺基固化剂固化的环氧涂料可能出现的一个不良现象是胺红。胺红可以发生在各种固化条件下,但随着环境温度的降低和/或相对湿度的增加,变得更有可能。值得注意的是,脂肪族二胺比环脂肪族有更高的发红倾向。芳香二胺是最不容易发红的,但是它们通常是深色的,许多是有毒的。

含有环脂肪族二胺的固化剂通常用于环氧体系非常适合的各种应用。例子包括用于各种基材上的涂料、底漆或密封剂,如用于地板、墙壁、水箱、管道等的混凝土和金属。环脂肪族二胺也适用于整体,或无缝环氧地坪,如自流平,广播和砂浆。正如人们所预料的,不同的环脂肪族二胺有不同的优点和局限性。

有许多环脂肪族二胺可以用作环氧树脂的固化剂,但在涂料工业中常用的相对较少。其中包括1,2-二氨基环己烷(DACH)、双(对氨基环己基)甲烷(PACM)和1,3-双(氨基甲基)环己烷(1,3- bac),但最常用的是异氟二胺(IPD)。这些二胺被用作构建块来创建成品固化剂。表1列出了它们用于固化环氧树脂时的一般性能。

二胺可以通过各种方式进行修改,以克服它们的许多限制,以达到预期应用所需的性能水平。有许多应用需要环氧树脂体系的高耐化学性和良好的机械性能,以及良好的美观性能,如一致的颜色发展,最小的颜色变化随时间和高光泽。最好是,漆成某种颜色的房间应该尽可能长时间保持这种颜色。由于环氧树脂体系的化学性质,耐颜色随时间逐渐变化不是其强项;然而,环脂肪族二胺类固化剂是最适合的工作。涂层还应经得起强力清洗液和蒸汽或热水的清洗。如表1所示,IPD为上述用途提供了许多所需的性能,因此,它是环氧固化剂中最常用的环脂肪族二胺。直到最近,这些基于ipd的固化剂都是最先进的。

新的固化剂

一项独特技术的发展为提高基于ipd的固化剂的性能提供了手段。Aradur®2978环氧固化剂的设计是为了满足更高的性能和提高生产力的需要。它不含-双酚A,邻苯二甲酸盐或溶剂。这种新型环氧固化剂改进了目前最先进的技术,提供了一些重要的优点。如表2所示,Aradur 2978的粘度比典型的ipd固化剂低,导致混合粘合剂的粘度较低,这允许更高的填料负载。为便于更换,本新型环氧固化剂的使用水平与后者相当。

用于建筑应用的环氧树脂体系的配方剂的重要的典型性能是多种多样的。表3中列出了一些最常见的问题。

相比之下,Aradur 2978在许多方面都优于常规ipd固化剂。一个关键的好处是它更长的锅寿命(或工作时间)和等效的薄膜固化速度-一个独特的组合在双组分环境固化环氧树脂。这种理想的组合大大延长了可用的涂覆时间,因为粘度的增长速度大大减慢。如图1所示,Aradur 2978与液体环氧树脂(等效重量为188克/当量)结合后,其低粘度可维持约75分钟,而基于IPD的类似固化剂仅为25分钟。这种较长的涂膜时间窗口可以在减少浪费和丢弃无法使用的材料方面产生显著效果,因为典型的基于ipd的系统可以快速凝胶化。

在无溶剂体系中,从理论上讲,工作时间的大量增加是固化剂反应性降低的结果;人们期望薄膜的固化速度也会慢一些。然而,Aradur 2978环氧固化剂不存在反应性低的问题,与ipd型固化剂相比,它具有类似的薄膜固化速度。此外,硬度的发展也同样迅速,固化24 h后达到shore D硬度约81,7 D后达到85。

基于Aradur 2978的涂料提供了出色的视觉属性,使其成为要求低颜色和高颜色稳定性的应用的理想选择。人工风化试验是将涂层暴露在50°C的UV-A辐射下7天。在该测试中,使用Aradur 2978制备的透明涂层比使用基于ipd的固化剂制备的涂层具有更少的黄变和更好的保光性(图2)。

在固化过程中暴露在低环境温度和高湿度下经常会导致胺红,表现为涂层固化后光泽差和/或表面粘糊糊。与泛红有关的问题是很难纠正的,可能需要去除和重新涂层基材,这是一个昂贵的解决方案。基于Aradur 2978的涂料即使在不理想的条件下也能获得高光泽的表面处理。即使在10°C(50°F)和70%的相对湿度下固化,这些涂层也能保持高达95%的典型光泽。在需要在开放式或未完成结构中应用涂料的情况下,Aradur 2978固化涂料的抗水喷腐蚀能力在固化仅8-9小时后就可以证明对保持项目进度有帮助。此外,这些涂层可以在固化24小时后浸入水中而不改变外观。

结论

对于双组份无溶剂环氧涂料,Aradur 2978提供了一个理想的组合,具有快速固化速度,较低的整齐和混合粘度,良好的颜色稳定性和优异的光泽保持性能。其性能的快速发展使其涂料在应用后不久不受水喷雾的影响,并在水中浸泡仅24小时。相比之下,基于ipd的固溶剂固化的涂料通常需要2-3天的固化来抵抗水喷雾的破坏或着色。

Aradur 2978硬度发展迅速,机械性能高,耐化学品性能好,这使得Aradur 2978适用于装饰地板,如透明封口剂和石地毯,以及整体地板,如broadcast,砂浆和自流平地板。使用这种新型环氧固化剂制备的涂料的性能性能的改善可以为许多应用提供一种简单和经济的选择。与使用ipd固化剂固化的环氧体系相比,其性能优势如表4所示。

本文基于在2011年10月23日至26日于拉斯维加斯举行的第30届西方涂料双年展研讨会上所作的报告。