环氧树脂在金属防腐中的应用

2025-07-17

环氧防腐涂料是以环氧树脂为基材,加入颜料、干燥剂、助剂等配制而成。环氧树脂涂料具有优异的性能:高附着力、高强度、耐化学腐蚀、耐磨。它是船舶重防腐领域出现最早、应用最广泛的重防腐涂料类型之一。环氧防腐涂料种类繁多,主要包括:双酚A环氧树脂和酚醛环氧树脂。


双酚A型环氧树脂分子结构中含有羟基、醚键和环氧基,对基材有优异的附着力;其苯环结构赋予树脂较高的机械强度和耐磨性;涂装后具有优异的耐酸碱性、耐腐蚀性和耐化学性;室温固化,易于施工,固化后收缩率小,无挥发性物质释放,符合绿色环保标准。


酚醛环氧树脂由于含有较多的环氧基团,具有较强的耐腐蚀性和粘结性;其固化交联度较高,致密性较强,同时还具有酚醛树脂的耐高温、耐腐蚀性能。但环氧基团的增加会使树脂的脆性增大,影响其应用范围。用双酚A代替苯酚合成的酚醛环氧树脂,游离酚含量低,分子量分布窄。双酚A的引入使树脂的力学性能增强,收缩率较低。环氧基团的增加使其粘结性增强,同时提高了其柔韧性、热稳定性、绝缘性、耐水性和耐腐蚀性。


环氧防腐涂料也存在抗冲击性、韧性较差等缺点,因此需要对材料进行改性。


纯环氧树脂相对较脆,环氧树脂中通常会添加增韧剂,使用约一年后,增韧剂挥发,涂层脆性急剧增加,在机械冲击下容易出现脱落等问题。因此,目前一般采用热塑性树脂改性环氧树脂。其主要的增韧机理包括桥接约束效应、裂纹钉扎、颗粒撕裂拉伸以及孔隙剪切屈服。当复合材料受到外力作用时,填料在基体中起到桥接约束、钝化和阻止裂纹扩展的作用。此外,桥接力在桥接点处对裂纹起到钉扎锚定的作用,从而达到增韧的效果。常用于环氧树脂增韧的热塑性树脂包括聚砜、聚氨酯、聚硅氧烷、聚醚砜、聚酰胺、聚醚醚酮等。这些热塑性树脂通常可溶于未固化树脂中,并能与环氧树脂基体相互作用,从而在环氧树脂固化后提供强的界面键,使其在不损失其他力学性能的情况下提高断裂韧性。


此外,在环氧树脂结构中添加氟也是一种很好的改性方法。用双酚AF代替双酚A合成酚醛树脂,再经环氧化得到含氟环氧树脂。由于其聚合物主链中含有双酚丙烷结构,具有较强的机械强度和耐磨性,涂层固化收缩率较低,韧性远高于普通酚醛环氧树脂;含有大量的环氧基,从而与基材形成牢固的粘结力;特别是氟的引入使得这种氟碳树脂具有疏水、拒油性能,具有特别优异的耐腐蚀性能以及耐紫外线和耐化学腐蚀性能,而且涂层柔韧滑爽,具有自清洁性能。该涂料综合了酚醛树脂涂料、环氧树脂涂料和氟碳树脂涂料的优点,在海洋防腐领域具有突出的优势。


在海洋防腐领域,环氧树脂也有许多不同的改性方法来适应不同的环境,如无溶剂或弱溶剂、水性、纳米粒子共混、低温表面处理等,这些改性方法可以使环氧涂料的生产更加环保节能,使涂料的性能更加优异和功能化。

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