浅谈环氧涂料的干燥时间、适用期和熟化期.doc

rr海虹老人牌杯”优秀论文评选堡黜浅谈环螽涂料昀干燥时间、适用期和熟化期● 孙凌云，黄居华(海虹老人牌(昆山)有限公司，215321)摘要介绍了环氧类涂料的干燥时间、适用期和熟化期的定义，测量方法以及常用的改良方法 关键词环氧涂料：干燥时间：适用期：熟化期1分另』歹0举GB 1728、6753．2、9273和ASTMD 1640，并比较它们大致的刘应关系0前言 表1可见，ASTM标准对干燥时间的阶 由于重防腐涂料具有较好的保护和装饰段区分得比较详细，共分成了8个阶段，而 美观作用兼有相对低廉的成本优势，近年我们国标仅分为表干和实干2个阶段按照 来随着国内造船业的迅猛发展，石化行业的GB 5206．4—89“涂料及涂膜物化性能术 不断振兴．以及众多大型钢结构桥梁和水利语”，表干、实干的定义为：表(面)干(燥) 水电工程的兴建，使其得到了广泛的应用时间su rface drying time：在规定的干燥而环氧类涂料由于突出的保护性能，在重防 条件下，一定厚度的湿漆膜，表面从液态变 浅谈环氧涂料的干燥时间、适用期和熟化期腐涂装领域占有举足轻重的地位。

为固态但表面以下仍为液态所需要的时间；环氧类涂料一般是通过环氧树脂与各种 实(际)干(燥)时间hard dryingtime： 固化剂交联反应而固化成膜的．因此在其施 在规定的干燥条件下从施涂好的一定厚度 工时．干燥时间、适用期和熟化期这三项指 的湿态漆膜至形成固态漆膜所需要的时间标对于涂料的施工性能至关重要，同时这三 另外，由于各标准对其规定的干燥时间 项指标尤其是干燥时间和适用期也极易被 段在测试方法上的差异，不同标准的干燥时 人们混淆本文就此作一简单的阐述 间段的对应关系并非是十分明确的如GB／T1 728的表干测量方法有指触法和吹棉球法 1干燥时间、适用期和熟化期定义两种，两种测试结果可能分别与ASTM的指 触干时间和不粘尘时间接近因此表1中给 1．1干燥时间(Drying time) 出的对应关系是粗略的，仅供参考 干燥时间也称固化时间(Curing time)， 对于环氧类涂料，环氧树脂与固化剂之它指的是涂料涂装后，漆膜通过物理或化学 间互相交联反应的时间会持续很长，即它的变化．由液态转变成固态的时间按照涂料 完全干燥时间会很长，因此考虑到对实际施的实际应用，干燥时间一般被分为几个阶段 工的影响，通常采用表干、实干来表征涂料以方便检测和作为实际施工时的参考。

国内施工中的干燥性能 外关于干燥时间的各阶段区分略有区别，表第三届国际防腐及防腐蚀涂料技术研讨会表1干燥时间的分段和对应1．2适用期(PotIife)环氧类涂料、尤其是某些多元胺固化的环氧 涂料，施工前按比例混合、调匀后必须静置 适用期指的是双组分(或多组分)涂料1 5～30 h，进行熟化后才能施涂若调完立 混合后，至胶化(gelling)而不能使用(不 即施工时，会产生“泛白”等漆膜病态而适于涂装)的这段时间所谓胶化，即“涂 通过一定时间的“熟化”，给予环氧树脂与多 料从液体变为不能使用的固态或半固态的现元胺固化剂充分的混合，再施涂时漆膜便不 象”(GB 5206 5—91)对于环氧类涂料，易泛白(这些漆膜病态的产生机理，在本文 当环氧树脂与固化剂混合后产生交联化学反 的第3节有详细描述) 应，导致体系的黏度升高．同时涂料的抗流挂性能也逐步下降，从而不能再满足施工要 求通常认为，环氧类涂料的适用期是指总 140 量为250 g的涂料从混合到黏度达到初始黏 120 脂D》虔 度两倍的这段时间。

图1列举了几种常用的 100 胺固化剂与 环氧树脂在室温下混合后黏度变 踟 化的情况 6040 1．3熟化期(Induction time) 0 1 2 3 4 5熟化期是指双组分(或多组分)涂料混 Ⅻ砷合后，为避免施工后某些漆膜弊病，使各组 图1室温下几种胺固化剂与环氧混合后的分间充分混合而预先静止的这段时间对于 黏度变化“海虹老人牌杯，，优秀论文评选堡黜 2干燥时间和适用期的常用检提供了一种较为简便的机械式划针法来测量：刚古i士干燥时间，目前在涂料研发和生产中应用比小77 7五 较普遍简述如下 2．1干燥时间 将制备有规定膜厚漆膜的玻璃条放置于 针对涂料干燥过程的不同阶段有许多干燥时间测定仪上，将仪器自带的划针置于 的检 测方法．诸如：指触法，棉球(纤维) 漆膜上，待漆膜干燥后，根据划针在漆膜上 法、压纸片(滤纸)法、小玻璃球法、织物留下划痕状态来判断其干燥时间。

如图2所压印痕法等，但是都比较繁杂．而且具有一示定的人为主观性的影响ASTM D 5895—01开始 IⅡⅢIVI：指触干时间，II：不粘尘时间，in：干硬时问，iv：干透时间 图2茏瞻}痕迹与其对应的干燥时间阶段相对分子质量较大的固态环氧树脂，需要有 2．2适用期较大量的有机溶剂来溶解环氧树脂以方便制目前国内外的标准尚无明确的方法来测漆由于溶剂的稀释作用，降低了环氧树脂 定涂料的适用期，但通常涂料供应商按以下与固化剂之间的反应活性，因而涂料具有较 的简单方法来测量 长的适用期而当涂料涂装后，随着溶剂的 挥发，环氧树脂与固化剂的反应浓度升高了，用500 mL的铁罐．混合总量约250 g的涂料，在指定的温度下测量涂料混合后至反应活性随之提高；而且由于固态环氧树脂本身的物性，漆膜具有较陕的表干速度但不能使用的时间由于实际的施工方式的不同，“不能使用的时间”的定义可以是使用刷随着近年来人类环保意识的加强，高固体分、 低VOC(挥发性有机化合物含量)的涂料成 涂至指定的膜厚时涂料已不能很好地流平、出现刷痕的时间或者体系的黏度上升至起始为市场的主流小分子的液态环氧树脂因为黏度的两倍或不适于喷涂的时间。

其本身有相对较低的黏度，可以不必或减少使用有机溶剂的用量(因为需要降低体系黏3环氧类涂料特性对干燥时间、适度以方便施工)为了降低VOC，小分子的 液态环氧树脂逐步取代固态环氧树脂被应用用期和熟化时间的影响于环氧类涂料中由于溶剂量的减少以及小 环氧类涂料虽然具有突出的保护性能，分子环氧树脂的应用，环氧树脂与固化剂间 但由于其本身的一些特性，对重涂时间、适有了更大的反应活性，同时产生的更大反应 用期以及熟化期都会有特殊的要求热更加速了两者的反应．这使得涂料的适用 首先，传统的环氧类涂料中，往往采用期缩短而当涂料涂装后，由于环氧树脂的液态物性以及反应热的快速消散，又使得干第三届国际防腐及防腐蚀涂料技术研讨会燥缓慢这样的干燥缓慢的特性在温度低于 ℃时，由于环氧树脂与胺固化剂的反应被大 10℃时而愈加明显而现代重防腐涂装技 大的抑制了，而与空气中的水汽}0----氧化碳 术为 了保证防腐效果，同时兼顾外观的美观，反应活性则强于前者，因而在高湿低温的环 往往需要涂覆多层因此低温时，环氧类涂境中，容易发生如式1的副反应而生产氨基 料的上述特性也就影响了涂装的速率甲酸盐，从而影响漆膜外观(变色，俗称“泛 另外，需要特别注意的是某些聚胺固化白”，以及失光)甚至导致层间附着的问题。

的环氧类涂料含有某些小分子胺或游离胺因此，在这种情况下保证涂料施工前有1 5～30 h的熟化期至关重要这15～30 h的熟 这些挥发性物质在环氧类涂料双组分反应的过程中会迁徙到漆膜表面在温度低于10 化期也影响了涂料的涂装速率NH2一R—NH2+H20十C02————}NH2一R NH3·HC03(式1) 由于重防腐涂料的施工一般在露天的环 4_2胺加成物固化剂的使用 境中进行，气候的影响很大，因此传统的施工也就有“冬歇期”的说法而针对目前的如前所述，胺加成物是将胺固化剂进行市场要求，则要求涂料产品具有“全天候” 改性，即过量的胺与一些环氧树脂预反应 性，将气候的影响因素降到最低按照节能通过反应，增加了胺固化剂的相对分子质量 高效的原则，环氧类涂料的上述特性对其施 这一变化可以带来以下好处工的影响可能是致命的因此如何改良环氧(1)减少了游离胺的含量，降低了涂料的 类涂料低温时的施工性、干性、熟化期，成刺激性，有利于环保以及施工人员的健康安 为判断其质量的重要因素全；同时使漆膜不易吸潮泛白而且随着相 对分子质量的增加，提高了胺与环氧树脂的4一些常用的改良方法 混容性，缩短了环氧类涂料的熟化期。

对于 某些聚酰胺的加成物，甚至不经熟化也可以 直接使用4．1降低贮存温度 (2)相对分子质量的提高加快了固化体 由于环氧类涂料之间的交联反应属于放系的物理干燥时间，即表干时间虽然对环 热反应，因此降低反应体系的温度意味着延氧与胺的交联反应并没有实质性的帮助，但 缓组分之间反应的速度．从而延长涂料的适却有助于提高其施工效率将某些高温或常温下反应迅速、适用期短的脂肪族胺或聚胺固化的环氧类涂料低4．3添加固化促进剂温贮存，使用时再拿出来混合，是延长其适用期的最简单的方法之一某些芳香族类物质，如水杨酸，以及叔胺物质，如DMP一30．对于环氧的交联反应 当然，减低体系温度，也意味着增加了 有很强的催化作用，因此能有效地减少涂料 体 系的黏度，导致倾倒、混合不使以及施工 的固化时间但需要注意的是，叔按类的固 困难 化促进剂会明显缩短涂料的适用期因此， 它通常只用于环氧类涂料的冬用型(低温) 固化剂中海虹老人牌杯”优秀论文评选溅遵 ’■'1，■、■-_一 4．4选用合适的溶剂或稀释剂某些种类的溶剂也可以延长环氧类涂料 增加溶剂／稀释剂的量，可以降低体系的 的适用期，如酯类和酮类。

以酮类为例，由 黏度，方便施工而且由于环氧与固化剂浓 于它可以和胺类固化剂进行可逆的化学反应 度的降低，体系的反应活性也被降低了，因 生成酮亚胺(如式2)，因此在环氧类涂料使 此可以适当增加涂料的适用期但是，同时 用中，它可以先将胺固化剂“保护”起来， 涂料的固体含量也被降低了 在涂装后的环境中再将胺释放出来与环氧树拭约 洲卜i0‰一洲2——～N 1CHs叱还有一种溶剂苄醇它不是传统意义 上的稀释剂，由于它的挥发速率极低，仅为0．008(醋酸丁酯25℃的挥发速率为1计)， 因此它可以作为增塑剂而不计入VOC中 同时由于苯环对氢氧键的影响．使其成为一 种给予氢能力较强的物质因此它对环氧与 胺的固化反应又具有较强的催化作用，缩短 了环氧涂料的干燥时间参考文献[1]ASTM D 1640—95 Standard Test Method s for一一一一～～一一～一一一～一Drying，Curing，or Film Formation of Organic[2]GB／T I 728—79(89)．漆膜、腻子膜干燥时间测嚣纛{|{|黜Coatings at Room Temperature定法。