【中國涂料采購網】：
吳宗漢，劉勝波，薛磊
(武漢海源九天新材料有限公司，湖北武漢430051)
摘要：評述了環氧樹脂涂料常溫固化劑的重要作用、應用現狀及發展動態。
關鍵詞：環氧樹脂涂料;固化劑;發展動態
中圖分類號：TQ630.4+93 文獻標識碼：A 文章編號：1009-1696(2014)03-0019-06
0·引言
環氧樹脂因其結構上特有的環氧基、羥基和醚鍵而具有優異的黏著性、絕緣性、防腐性和耐化學品性，成為最具代表性的、用量最大的高性能防腐涂料樹脂品種之一。每年世界上約有40%以上的環氧樹脂用于制造環氧涂料，其中大部分用于工業防腐領域，比如橋梁、車輛、船舶、港口、礦山、石油、化工等領域。但是環氧樹脂只有配套使用特定的固化劑才能發生交聯反應生成網狀大分子，從而顯示出優異的特性。固化劑是環氧樹脂涂料體系中不可或缺的組分，起著至關重要的作用。可以說開發一種新的固化劑就相當于開發一種新的環氧樹脂或新的應用領域。因此，對現有固化劑的改性和新固化劑的開發是環氧固化劑的發展趨勢[1]。
1·固化劑對環氧樹脂涂料性能的影響
環氧樹脂涂料的性能隨固化劑種類的不同而有較大差異，主要表現在以下幾個方面：
(1)改進環氧樹脂涂料的力學性能。
環氧樹脂涂料的反應活性高、交聯密度大，故涂膜抗蝕性好。但同時也存在物理機械性能不足，如彈性較差、脆性偏大等問題，可以通過引入帶柔性鏈段的固化劑，如帶長鏈脂肪酸的聚酰胺予以改進。
(2)改進環氧樹脂涂料的工藝性能。
環氧樹脂涂料常在現場大規模施工，存在揮發物的毒性和在潮濕及低溫環境下的可操作性問題。近年來國內外開發了多種無毒或低毒，且具有優良的施工性、力學性能和抗蝕性的改性固化劑，如改性酮亞胺類固化劑。
(3)改進環氧樹脂涂料的耐蝕性。
不同環氧固化體系的耐蝕性也有較大差別。胺類固化劑固化的環氧樹脂耐堿性好而耐酸性較差，因固化后形成的叔胺結構易與酸反應生成叔銨鹽。而酸酐固化劑固化的環氧樹脂正好相反，耐酸性好而耐堿性較差，因固化后形成的酯基在堿性條件下發生不可逆的水解反應。
(4)改進環氧樹脂涂料的耐溫性。
采用脂肪族胺固化劑固化的環氧樹脂，其熱變形溫度較低，通常僅為70~80℃。采用合適的芳香族固化劑或酸酐類固化劑，可使熱變形溫度提高至150℃左右，但后兩類固化劑單獨應用一般需在加熱條件下固化。
(5)改進環氧樹脂涂料的介電性能。
當環氧樹脂用于絕緣涂料時，可選擇使用偏苯二酸酐的改進共聚物作固化劑，可明顯提高涂料的耐熱性和介電性能。
2·國內外常溫固化劑的比較
出于防腐涂料現場施工的需要，環氧樹脂涂料一般采用常溫固化劑，主要品種有：脂肪胺、芳香胺、脂環胺、多醚胺、芳脂胺、聚酰胺及各種改性胺等。國外環氧樹脂涂料固化劑品種很多，其開發應用水平遠居前列。一般的防腐底漆采用改性脂肪胺固化劑(美國聯碳公司的ZZL-系列、荷蘭殼牌化學公司的U系列和美國陶氏化學公司的DEH52等)和聚酰胺固化劑(德國科寧公司的V系列、日本旭化成公司的G系列等)。而對于要求較高的重防腐涂料，如高固體分涂料或無溶劑涂料則選用改性芳脂胺、改性脂環胺和多醚胺類固化劑(美國乙基公司的E-100、m-APA，德國巴斯夫公司的D系列、T系列、美國亨斯邁公司的M系列、ED系列等)。
國內對環氧樹脂涂料的研發偏重于環氧樹脂，而對固化劑的開發則落后于國外。主要停留在脂肪胺及其改性產品上。幾種代表性的常溫固化劑是：593固化劑(二乙基三胺和環氧丙烷丁基醚的加成物)、590固化劑(間苯二胺和苯基縮水甘油醚的加成物)、T31固化劑(多胺、甲醛和苯酚的曼尼希加成物)、酮亞胺固化劑(酮類與多元胺反應的水下固化劑)、650、651固化劑(由干性油酸二聚體和多元胺反應制成的聚酰胺樹脂)等。
與國外相比，國內環氧樹脂涂料固化劑不僅在品種數量上，而且在性能質量上，如產品顏色、干性、物性、耐蝕性、耐熱性及施工應用性等方面都有較大差距，這也是今后研究的重點和改進方向。
3·國內外常溫環氧固化劑的發展動態
國內外對環氧樹脂固化劑的開發和改性非常活躍，現僅就常溫固化的環氧樹脂涂料固化劑的開發應用動態作一介紹。
3.1 改性多元胺
脂肪族或芳香族多元胺類固化劑，因其操作簡便、各種性能良好而被廣泛采用。但存在著易揮發、氣味和脆性大等缺陷，對此，研究人員進行了改性工作。杜邦公司[2]采用2種脂肪族二胺和1種脂環族二胺制備了加成型環氧固化劑，即2-甲基戊二胺(MPMD，商標為DYTEK®A)、1，3-戊二胺(DAMP，商標為DYTEK®ER)和1，2-環己二胺(DCH99)。這類固化劑毒性低、氣味小，用其制備的涂料具有良好的耐化學腐蝕性、高硬度和良好的光澤。其中MPMD固化快，色淺;DCH99黏度低，固化較慢，加酸催化劑后顏色加深;DAMP黏度最低，顏色最淺，其固化速度介于前兩者之間。
陶氏化學開發的特種固化劑XZ92441.01可用于工業防腐涂料;D.E.H.58為混合胺類固化劑，可室溫快干。歐洲專利[3]報道了一種低黏度，且不含環境有害物質(如苯酚和溶劑)的環氧樹脂固化劑，含聚氨酯化合物和固化促進劑，其組成物可以低溫固化，且固化膜外觀及性能優異。
AirProducts公司推出了系列高性能環氧樹脂固化劑——改性多元胺，其中CX-101具有長效防腐性;CX-110B具有低溫固化性，用于重防腐和船舶涂料中;X-2282和X-110E采用弱溶劑，前者能快速固化，均可用于防腐涂料中;IM-544、I-90S、NB-90S和W-100均為無溶劑類產品，皆可用于防腐和地坪涂料中。其中IM-544、I-90S是低氣味、耐候性品種;I-90S還具有潤濕浸涂性，可用于表面處理要求不高的場合;NB-90S兼具耐候性和低溫固化性;W-100具有低溫快速固化性，還可用作固化促進劑。