環氧粉末涂料的固化反應原理及進展摘要：環氧粉末涂料是開發最早的熱固性粉末涂料，它的涂膜附著力、硬度、柔韌度、耐化學藥品性能優良，具有優異的反應活性和貯藏穩定性，因此應用十分廣泛。本文介紹了環氧粉末涂料的固化反應相關的原理，綜述了二十多年來環氧粉末涂料的進展。關鍵詞：環氧粉末涂料，固化反應，應用，進展前言：環氧粉末涂料是20世紀60年代開發的熱固性粉末涂料，在相當一段時間里，環氧粉末涂料成為品種多、應用面最廣的熱固性粉末涂料。但是進入80年代后期開始，隨著環氧-聚酯粉末涂料的迅速發展，這種粉末涂料比環氧粉末涂料的裝飾性和價格方面有優勢，環氧粉末涂料的許多用途逐漸由環氧-聚酯粉末涂料所替代，環氧粉末涂料從首要地位轉變為次要的地位。據2006年的統計，在世界熱固性粉末涂料的產量中，環氧粉末涂料占6.5%，其產量在環氧-聚酯和聚酯粉末涂料后的第三位。[1]環氧粉末涂料是最早開發成功的熱固性粉末涂料之一，由于環氧粉末諸多的優點，目前仍占相當的比例。以環氧樹脂為主體原料制備的環氧粉末涂料具有以下主要優點：（1） 涂膜具有一定的外觀水平。因為環氧樹脂的熔融黏度低，涂膜的流平性較好，同時由于固化時不產生任何副產物，因此易于得到平整的涂膜。（2） 涂膜的物理機械性能及耐化學藥品性能好，并且還具有良好的電氣絕緣性。（3） 通過選擇合適的環氧固化劑，可以得到常溫貯存穩定性好的粉末涂料。4）環氧樹脂熔融黏度低，因而在熔融混合擠出時，樹脂與顏料之間的潤濕性好，顏料分散均勻；加之物料熔融溫度與樹脂的軟化點相差不大，這樣在生產過程中不易產生“膠化”粒子。（5）靜電作用性好。環氧樹脂具有較高的體積電阻，使得制成的粉末粒子易于帶電，靜電涂裝性能好，涂敷在工件上不易脫落，涂裝效率高。環氧粉末涂料是由專用的樹脂、固化劑、流平劑、促進劑、顏料、填料和其他助劑配制而成，它的生產方法和傳統的溶劑型涂料有所不同，粉末涂料的生產工藝僅是物理性的混溶過程，不存在著復雜的化學反應，而且要盡可能控制其不發生化學反應，以保證產品具有相對的穩定性。其生產過程分為物料混合、熔融分散、熱擠壓、冷卻、壓片、破碎、分級篩選和包裝工序。［2］固化反應原理1.環氧樹脂粉末涂料的固化劑包括酚、酸酐、雙氰物及其衍生物，酰肼等。固化劑的種類對固體漆膜的性能有很大的影響。熱固性粉末涂料的涂層作為高聚物，它們的性能主要取決于本身的結構，同時也取決于它們的聚集狀態。固化劑和固化促進劑對高聚物的聚集狀態起著決定性的作用，而且對于粉末涂料的貯存期、成膜條件等起著至關重要的作用［3］所以對固化劑一般有如下要求：（1） 常溫下是固體（2） 在于樹脂熔融混合時不發生反應。（3） 涂料的貯存穩定性好，固化溫度低，固化時間短。（4） 無刺激性臭味和毒性。（5）不會使漆膜帶色。（6）價格便宜。［4］.在環氧粉末涂料中成膜物是環氧樹脂和固化劑，在常溫下這兩種化合物不進行化學反應，但是在粉末涂料烘烤固化溫度條件下，可以進行化學反應，并交聯固化成膜，成為具有一定物理力學性能、耐化學藥品性能也很好高分子化合物涂膜。眾所周知，環氧樹脂中的反應性基團主要是環氧基（或叫做縮水甘油基），另外還有羥基；在固化劑中，固化劑的品種很多，固化劑不同則反應性基團也不同，但是主要反應基團是能與環氧基反應的活潑氫（胺類的氮氫基），例如雙氰胺、癸二酸二酰肼的活潑基；能與環氧基反應的羧基，例如聚酯樹脂中的羧基；

能與環氧樹脂中的羥基反應的酸酐基，例如二苯甲酮四甲酸二酐中的酸酐基。環氧樹脂與雙氰胺的化學反應式如下：/0\.—CH2—CII—CH2+H—N—C—NH—C^N環軾樹脂 取亀胺HO—CH—g?CII2CII2:—CH—CH2—CH一CH2—N—C一INCH2—0H環氧樹脂與二羧酸二酰肼的化學反應式如下:z°\ ? ?NH—NH2—CH1—CH—CH2+H2NH—NH2—CH2jCHzCH?—CH—CH—CH2jCHzCH?—CH—CH》OH—?^*CH2—CH—CHj—N一C——R——C——N——NOH OH 'OH從上述反應可以看出，主要的反應是環氧樹脂中的環氧基與胺或酰氨基中的活潑氫之間的加成反應，生成羥基，羥基與羥基之間反應還可以生成醚鍵和水，使生成的聚合物，也就是成膜物的交聯密度增加，成為性能很好的涂膜。環氧樹脂與酚羥基樹脂的化學反應如下:OH*■卜OH*■卜CH…CH;—CHi-CH—CHj—CHi-CH-CH?-00 CHi-CH—CHj—CHi-CH-CH?-00 〔YM-CH-口”0H在反應中還存在著叔胺催化環氧樹脂的自聚反應:CT0RjN^rCH^H—CHi RjN在反應中還存在著叔胺催化環氧樹脂的自聚反應:CT0RjN^rCH^H—CHi RjN+—CH2—CH—CH2O—CH2—€H*R^N+—CH2j—CH—CH2wij0~0R3N^—C CH—CH2 CH20 O/V /\CH<-CHCH2CIIj——CHr*** -> *- —^R3N+?CH2—H一CH/一<?血YH-C出0"環氧樹脂與二苯甲酮四甲酸二酐的化學反應式如下:OHIOHICOOCHlCH—CH2?COOo—HjC—CH—CHi—從上述的反應可以看出，首先環氧樹脂中的羥基與二苯甲酮四甲酸二酐的酸酐反應生成羧基化合物，然后這個羧基化合物的羧基再跟環氧樹脂中的環氧基反應生成酯，最后生成高分子化合物的涂膜。[5]環氧粉末涂料的進展20多年來，我國環氧粉末涂料歷經了一個逐步完善提高的過程，性能不斷改進，品種不斷增加，主要表現在如下幾個方面。（1） 涂膜的平整度和光澤度不斷提高。初期的環氧粉末涂料涂層外觀一般，光澤僅有70%左右，目前涂層光滑平整，光澤可達95%以上。（2） 涂膜的附著力和機械強度顯著提高。20世紀80年代初，國內環氧粉末涂料涂層附著力一般，耐沖擊性通常只有392N?cm水平，如今附著力均在一級水平，耐沖擊性不僅證明可達490N?cm，反面沖擊也可達到490N?cm（3） 涂膜色澤鮮艷，能與油性涂料媲美。初期的環氧粉末涂料是白漆不白，淺色漆不艷麗，如今這一品種在白色和淺色等難度較高的粉末品類中均能達到較高水平。（4） 各種由環氧粉末涂料派生出來的品種發展迅速，如防腐型，絕緣型，美術花紋型等。（5） 與之相應的各種原材料進展很快。環氧樹脂由原來的通用型品種轉入粉末專用型，且生產工藝有了很大的改進，目前片狀的粉末涂料專用環氧樹脂的性能已接近或達到陶氏、殼牌等國際先進同類產品的水平；另外，固化劑的品種已在20多年前的單一胺類固化劑的基礎上有了很大的發展，葵肼、取代雙氰胺以及一些酸酐類固化劑的開發應用大大提高了環氧粉末涂料的性能，同時各種助劑特別是新型流平劑的使用不僅使涂膜的流平性和抗縮孔效應更好，而且大大提高了涂膜的光澤和抗高壓靜電效應。環氧粉末涂料以其優異的耐腐蝕性、電絕緣性及物理機械強度在粉末涂料發展中占有重要的一席之地，近年來盡管由于其他類型粉末涂料的發展，使其在整個粉末涂料中占有的比例略有下降，但是隨著新型工業的開發，應用領域的不斷拓展，相信它仍將在粉末涂料的發展中占有重要的地位。[6]雖然目前環氧粉末涂料以雙酚A型環氧樹脂為主，主要用在防腐蝕和防銹以及部分無光粉末涂料等方面，但是耐候性環氧粉末涂料的研究工作和開發工作一直在進行，主要是脂環族環氧樹脂和帶縮水甘油基的環氧樹脂配制的環氧粉末涂料，其中脂環族縮水甘油醚環氧樹脂和脂環族縮水甘油脂環氧樹脂配制的環氧粉末涂料耐候性也得到很大的改進，可以用在戶外。另外，用氫化雙酚A環氧樹脂配制的粉末涂料耐候性也得到明顯的改進。由于從這種耐候性環氧粉末涂料的涂膜性能和涂料成本綜合考慮，看不到比聚酯或聚氨酯粉末涂料的優勢，在工業生產中還得不到廣泛的推廣應用。環氧粉末涂料在國內外大量應用在不同口徑的輸油、輸氣、輸上下水管道內外壁的涂裝，還有化工廠的物料輸送管道、大型船舶的管道、礦井支撐架、腳手架、鋼筋等重防腐蝕涂裝。另外還用在有裝飾性要求的儀器和儀表外殼、汽車和拖拉機配件、電動機轉子和銅排線等的電絕緣涂裝方面[7].參考文獻：南仁植.粉末涂料與涂裝技術[M].北京：科學出版社.第二版.2008.93-94陳興娟，張正晗，王正平.環保型涂料生產工藝及應用[M].北京：化學工業出版社，2004.293-294陳興娟，張正晗，王正平.環保型涂料生產工藝及應用[M].北京：化學工業出版社，200