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環氧樹脂與固化劑的用量比及固化條件對粉末涂料性能的影響

發布日期:2018-07-27 作者: 點擊:

 遼寧環氧樹脂 端羥基聚合物固化劑中,分子結構中存在兩種不同結構羥基,一種是酚性羥基,另一種是環氧化物開環形成的醇性羥基,在固化物羥基測定時,其測試的羥基值是這兩種羥基值的總和。作為固化環氧樹脂的活性基團,酚性羥基的活性遠大于醇性羥基,前者在弱堿性甚至無催化條件下都可與環氧基順利反應,而醇性羥基則需在強堿或強酸如路易斯酸催化條件下才能反應。目前粉末涂料所采用的是弱堿性的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性羥基很難參與反應,因此計算催化劑用量時只需考慮酚性羥基的反應即可。理論上酚羥基與環氧基的摩爾比為1:1,而實際配方設計中固化劑的用量少于單位酚羥基的摩爾量,酚羥基/環氧基的摩爾比在0.6-0.9。酚羥基用量少于環氧基的原因在于實際反應除了酚羥基化合物與環氧基的加成反應外,還存在所加入的陰離子聚合催化劑使環氧基的開環聚合,目前為了加快固化速度,這種催化劑的量還較多,因此部分環氧基已經被陰離子聚合所消耗,并未參與加成反應,也就是說,實際的酚羥基消耗將小于理論值。酚羥基過多剩余,可能將帶來不利的一面,如耐溶劑、耐化學性的降低。在重防腐粉末涂料的固化過程中,實際上存在著兩種反應的競爭,增加陰離子聚合催化劑用量固化速度加快,但陰離子聚合比例增大,本身柔性基團少,涂膜很容易發脆。而酚羥基化合物的加成反應速度明顯低于陰離子聚合反應速度,因此,要使反應速度加快必須提高反應溫度,片面地降低反應溫度,縮短固化時間將不利于涂膜的最終性能。

    固化制度的確定除了可通過固化條件試驗測定不同固化條件與涂層性能關系來求取最佳配方外,還可通過特定粉末的DSC固化曲線確定。由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、固化終止溫度與時間,并確定固化放熱焓值大小,由動力學分析求出反應活化能與化學反應動力學常數,根據動力學方程求算出不同溫度條件下,完成固化反應所需要的時間。還可推算在一定溫度條件下某一時間段的固化反應率。下圖為兩種加有不同量促進劑的粉末涂料的等速升溫固化曲線。右圖的促進劑加入量較左圖多,左圖固化起始溫度為114.5℃,放熱峰149.5℃,反應熱-35.56J/g;右圖固化起始溫度101℃,放熱峰142℃,反應熱-54.96J/g

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