由環(huán)氧樹脂組成主要基料的重防腐粉末涂料業(yè)，高度關(guān)注從工藝改進(jìn)的角度來提升產(chǎn)品品質(zhì)，最近常熟佳發(fā)公司等在環(huán)氧樹脂及其固化劑的固化條件的研究方面取得了新進(jìn)展，確認(rèn)它是影響重防腐粉末涂料的重要因素。
專家介紹說，在端羥基聚合物固化劑的分子結(jié)構(gòu)中存在兩種結(jié)構(gòu)不同的羥基，一種是酚羥基，另一種是環(huán)氧化物開環(huán)形成的醇羥基，在測(cè)定固化物的羥值時(shí)，羥基值測(cè)定結(jié)果是這兩種羥基的總和。作為固化環(huán)氧樹脂的活性基團(tuán)，酚羥基的活性遠(yuǎn)遠(yuǎn)大干醇羥基，前者在弱堿性甚至是無催化劑條件下都可與環(huán)氧基順利反應(yīng)，而醇羥基則需在強(qiáng)堿或強(qiáng)酸如路易斯酸催化條件下反應(yīng)。目前粉末涂料所采用的是弱堿性陰離子聚合型催化劑，在粉末涂料所要求的快速固化條件下醇羥基很難參與反應(yīng)，因此計(jì)算催化劑用量時(shí)只需考慮酚羥基的反應(yīng)即可。理論上酚羥基與環(huán)氧基的摩爾比為1：1，而實(shí)際配方設(shè)計(jì)中固化劑的用量少于酚羥基的摩爾量，酚羥基，環(huán)氧基的摩爾比在0.6～0.9。酚羥基用量少于環(huán)氧基的原因在于除了酚羥基化合物與環(huán)氧基發(fā)生加成反應(yīng)外，體系中還存在陰離子聚合催化劑使環(huán)氧基的開環(huán)聚合。
目前為了加快固化反應(yīng)速度，這種催化劑的用量比較大，因此部分環(huán)氧基已經(jīng)被陰離子聚合催化劑所消耗，并未參與加成反應(yīng)，也就是說實(shí)際的酚羥基消耗量將小于理論值。酚羥基的過剩可能帶來不利的影響，如涂膜耐溶劑性、耐化學(xué)品性的降低。在重防腐粉末涂料的固化過程中存在兩種競(jìng)爭(zhēng)性反應(yīng)，增加陰離子聚合催化劑用量將使固化速度加快，但陰離子聚合催化劑本身的柔性基團(tuán)少，涂膜很容易發(fā)脆。而酚羥基化合物的加成反應(yīng)速度明顯低于陰離子聚合反應(yīng)速度。據(jù)中國(guó)環(huán)氧樹脂行業(yè)協(xié)會(huì)專家認(rèn)為，要使反應(yīng)速度加快必須提高反應(yīng)溫度，片面地降低反應(yīng)溫度，縮短固化時(shí)間將不利于涂膜最終性能的提高。
除了可通過固化條件試驗(yàn)來確定不同固化條件與涂層性能的關(guān)系，求取最佳配方外，還可通過特定粉末的DSC固化曲線確定固化溫度。根據(jù)粉末涂料的等速升溫固化曲線獲得其固化起始溫度、最高放熱溫度、固化終止溫度與固化時(shí)間，并確定固化放熱焓值大小，由動(dòng)力學(xué)分析求出反應(yīng)活化能與化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)常數(shù)，根據(jù)動(dòng)力學(xué)方程求算出不同溫度條件下，完成固化反應(yīng)所需要的時(shí)間。還可推算在一定溫度條件下某一時(shí)間段的固化反應(yīng)速率。目前管道重防腐粉末涂料的適中固化條件在固化溫度210～240℃，固化時(shí)間1.5～2min。
