1　涂层用树脂及其混合物的物理化学性能

1.1　纯树脂和聚合物的特性

1.1.1　树脂的特性

多年以来聚合物涂层已在不同工业部门获得广泛应用。它不仅能防止金属的腐蚀和长期的化学作用,又能赋予制品绝缘性、装饰性、抗静电性和许多其他性能。利用两种或几种聚合物的混合物,再填充不同类型的填料,可以制成具备不同性能的聚合物涂层。应用最广的聚合物之一是不同分子量的环氧树脂。

环氧树脂是用双酚A和含有环氧基的化合物（例如二酚基丙烷或环氧氯丙烷）缩合而成的。它属于热塑性树脂,随原料配比和缩合工艺不同,产品软化温度也不同。环氧树脂含有两种官能团（环氧基和羟基）,可以采用不同化合物与环氧基和羟基反应使环氧树脂固化。环氧树脂固化后的强度、热稳定性、耐蚀性、耐溶剂性除了取决于自身外,还和固化剂种类及固化方式有关。

我国已生产出多种不同牌号的环氧树脂,分子量400~4000,环氧基含量3%~22%（质量分数）,羟基含量5%~15%（质量分数）,具有不同状态（黏性液体、固体和粉末）。环氧树脂的众多牌号中,应用范围最广、尤其是作涂层用的主要是双酚A型E-44和E-20,其有关性能见表1-1和图1-1。

注:1cal=4.1868J,下同。

通常,E-44环氧树脂的固化剂为多亚乙基多胺,用伯胺使环氧树脂固化的基本过程分为两步:

若固化剂官能团和环氧树脂官能团能发生反应,这样伯胺就成为环氧树脂的有效固化剂。因为固化剂能和两个环氧基反应,形成横向搭接结构,所以1mol环氧树脂只需大于1mol的伯胺就能完全固化。除了伯胺之外,仲胺、叔胺、有机酸、醑剂、酸酐和其他含有能和环氧基及羟基反应官能团的化合物,均可作为环氧树脂固化剂。

与其他液体树脂（如酚醛树脂、聚乙烯树脂、聚丙烯树脂）不同,环氧树脂具有独一无二的综合性能:

① 液体环氧树脂和其固化剂黏度低,容易进行再加工（或成型）;

② 在5~150℃之间任何温度下,环氧树脂均能快速固化（固化速度和选用的固化剂有关）;

③ 环氧树脂的最大优点是固化后收缩小。这是因为树脂固化后基本不发生再配位,而且固化过程又不析出气体或液体产物。

环氧树脂粘接强度大、机械性能好、化学稳定性高。因此,环氧树脂及其复合物广泛用来作底漆,以及用来作耐蚀的、保护性的、装饰性的和装修性的工程防护涂层,在汽车、航天、造船、石油化工、食品及其他工业领域均获得广泛的应用。

为了改善环氧树脂涂层的性能和制备具有新的特殊性能的涂层,一方面需要向环氧树脂中添加不同性质的填料,另一方面,可以向环氧树脂中加入乙烯基树脂、聚醚、聚氨基甲酸乙酯、有机硅树脂及氟化橡胶。

为了改进环氧树脂涂层性能,可向环氧树脂中引入聚硫橡胶、有机硅树脂（如乙基聚铝硅氧烷）和聚乙酸乙烯酯。这些聚合物都具有成膜性和其他一些辅助性能,如乙基聚铝硅氧烷热稳定性好又能固化环氧树脂,聚硫橡胶和聚乙酸乙烯酯等可降低环氧树脂涂层脆性。

1.1.2　聚合物的特性

聚硫橡胶在涂料中获得广泛应用（见表1-1,图1-2）,其主要优点是耐大气腐蚀,而且在-57~121℃下不渗透气体和湿气。

此外,用聚硫橡胶可以调节室温和高温条件下环氧树脂固化物的韧性,其结构式如下:

乙基聚铝硅氧烷是环线型结构的有机硅低聚物（分子量为3000~4000）,链式结构式如下:

其红外光谱见图1-3。乙基聚铝硅氧烷易溶于多种溶剂（醇类、脂肪族和芳香族碳氢化合物）,但直至其分解温度400℃既不软化也不熔化。它的环线型大分子结构显现出韧性高的特点,尽管其分子量低,但软化温度比分解温度还高。它在耐热漆和釉质制备方面已获得了应用。

聚乙酸乙烯酯透明、无色、无毒,其性能介于树脂和高分子热塑性塑料之间（图1-4）。聚乙酸乙烯酯存在极性羰基（偶极距为2.3×10-18）,通过氧桥（醚键）进行聚合;

聚乙酸乙烯酯的极性决定着介电渗透率的大小,随电流频率提高,介电渗透率从6.1降为2.7。