Развенчание мифов о водоразбавляемом эпоксиде: объяснение экологичной технологии покрытия

Если вы работали с покрытиями, напольными покрытиями или антикоррозийными проектами, вы, вероятно, слышали термин "водоразбавляемый эпоксид". Но, честно говоря, понимание этого термина у многих людей ограничивается словами "экологически чистый", без четкого представления о деталях. Эта статья пытается ясно объяснить отвердители для водоразбавляемого эпоксида — без жаргона, без рекламы, только профессиональное объяснение.

Что это такое?

Во-первых, суть: Отвердители для водоразбавляемого эпоксида — это химические добавки, которые преобразуют эпоксидную смолу из жидкого состояния в твердое. При смешивании с эпоксидной смолой происходит реакция сшивки — аминогруппы в молекулах отвердителя атакуют эпоксидные кольца эпоксидной смолы, открывая их, а затем молекулярные цепи соединяются, образуя плотную трехмерную сетчатую структуру. Этот процесс химически называется "нуклеофильное раскрытие кольца с добавлением", но вам не нужно запоминать это название. Вам нужно знать только то, что конечная пленка твердая, плотная и устойчива к коррозии.

В чем самое большое отличие от традиционных отвердителей на основе растворителей? В дисперсионной среде. Традиционные продукты используют органические растворители (такие как ксилол и бутилацетат) в качестве носителей, тогда как водоразбавляемые продукты используют воду. Это различие приносит как преимущества, так и ограничения.

Один подход, несколько вариаций: Водоразбавляемые эпоксидные отвердители, доступные на рынке, можно грубо разделить на четыре категории в зависимости от их химической структуры:

Полиамины на основе амидов: Они производятся путем реакции полиэтиленполиаминов и жирных кислот. Они могут эмульгировать низкомолекулярные жидкие эпоксидные смолы самостоятельно, без необходимости в дополнительных эмульгаторах, и имеют длительный период применения. Компромисс заключается в том, что водостойкость и химическая стойкость пленки после формирования обычно средние.

Полиамиды: Они производятся путем поликонденсации димерных кислот и полиаминов. Полученные покрытия обладают хорошей гибкостью и адгезией и часто используются в приложениях, требующих прочности.

Аддукты эпоксид-полиаминов: Это в настоящее время категория, в которую вкладываются значительные средства как в исследования, так и в применение. Идея заключается в предварительной реакции части полиамина с эпоксидной смолой, добавляя неполярный "хвост" к молекулярной цепи, что значительно улучшает совместимость с эпоксидной смолой. Общая производительность конечной пленки — коррозионная стойкость, твердость и адгезия — ближе к системам на основе растворителей, чем у двух предыдущих типов.

Модификации алифатических и циклических аминов: В основном сосредоточены на устойчивости к пожелтению и гибкости, широко используются в верхних покрытиях.

Кроме того, существуют модифицированные фенольные амины на основе масла из скорлупы орехов кешью, которые в последние годы активно обсуждаются из-за их потенциала "биоосновы" благодаря возобновляемым сырьевым материалам.

Какие у него ключевые особенности?

Уровни ЛОС действительно значительно снижены. Использование воды в качестве среды, без органических растворителей, является основным преимуществом водоразбавляемых систем. В зависимости от конструкции формулы, ЛОС могут быть снижены до очень низких уровней — до примерно 90% меньше вредных загрязнителей воздуха по сравнению с системами на основе растворителей. Эти данные взяты из отраслевых исследовательских отчетов, а не просто догадки. Нет необходимости вдыхать резкий запах растворителя во время нанесения, и риск пожара на месте значительно снижен.

Адгезия хорошая. Он хорошо прилипает к бетону, стали и существующим покрытиям. Он также может запечатывать некоторые щелочные газы и влагу на влажных бетонных поверхностях — что важно для подвалов и подземных гаражей, где влажность постоянна. Традиционные покрытия на основе растворителей в таких условиях склонны к образованию пузырей и отслаиванию, тогда как водоразбавляемые системы, благодаря содержанию воды, имеют лучшую совместимость с влажными подложками.

Коррозионная стойкость достаточная. При хорошо разработанной системе стойкость к солевому туману, влажному теплу и химическим веществам может достигать уровней, приближающихся к системам на основе растворителей, удовлетворяя потребности в умеренной и сильной защите от коррозии.

Инструменты легко чистить. Инструменты можно промыть водой после нанесения; нет необходимости держать под рукой емкость с ацетоном или растворителем.

Однако есть и недостатки. При температуре ниже 5°C реакция отверждения практически останавливается — реакция между аминами и эпоксидом при такой температуре слишком медленная. Влажность также не должна быть слишком высокой; при влажности выше 80% испарение влаги замедляет отверждение.

Кроме того, набор твердости происходит медленнее, чем у покрытий на основе растворителей; обычно требуется не менее 7 дней отверждения, чтобы достичь проектных физических и механических свойств, поэтому его нельзя использовать сразу. Хранение и транспортировка также требуют осторожности; избегайте замерзания (желательно выше 5°C) и воздействия прямых солнечных лучей.

Где это используется?

Напольные покрытия

Это область, где водоразбавляемый эпоксид используется относительно давно и сохраняет стабильное присутствие на рынке. Больницы, школы, торговые центры и подземные парковки — эти места предъявляют требования к запаху при строительстве и качеству воздуха в помещении, что делает водоразбавляемые системы практически стандартом. Кроме того, их хорошая воздухопроницаемость предотвращает образование пузырей в подземных пространствах.

Защита от коррозии контейнеров и стальных конструкций

Спрос в этой области был вызван политикой. Примерно в 2017-2018 годах национальные и местные правительства выпустили серию политик контроля ЛОС, явно требующих перехода покрытий для контейнеров на водоразбавляемые системы.

Стоит отметить, что Китай производит 96% мировых контейнеров (данные Китайской ассоциации контейнерной промышленности, 2024). Эта политика фактически исключила покрытия на основе растворителей из этой нишевой отрасли. В настоящее время водоразбавляемые эпоксидные грунтовки и промежуточные покрытия широко используются в стальных конструкциях, судостроении и мостах.

Автомобильная промышленность

В основном для антикоррозийной защиты грунтовки кузовов автомобилей и их компонентов. Автопроизводители проводят оценки экологической соответствия своих цепочек поставок, и водоразбавляемые эпоксидные системы помогают поставщикам соответствовать этим требованиям. Они также используются для защиты стальных конструкций в железнодорожном транспорте и коммерческих транспортных средствах.

Новая энергетика

Это сектор, который значительно вырос за последние годы. Покрытия для лопастей ветряных турбин — особенно для оффшорной ветроэнергетики, где высокие солевые туманы и влажность — показывают хорошие результаты в устойчивости к погодным условиям и усталости, с некоторыми проектами, сообщающими о более длительном сроке службы, чем у систем на основе растворителей.

Водоразбавляемые эпоксидные системы также находят применение в изоляции и защите литий-ионных батарей. Материалы для инкапсуляции фотоэлектрических элементов также исследуют водоразбавляемые технологии, но в настоящее время EVA/POE пленки остаются основным решением для инкапсуляции, а водоразбавляемый эпоксид играет вспомогательную, а не основную роль в фотоэлектрике.

Общий размер рынка материалов для инкапсуляции фотоэлектрических элементов значителен, и несколько исследовательских институтов прогнозируют, что он может превысить десятки миллиардов долларов США к 2030 году. Насколько большую долю рынка займут водоразбавляемые системы, еще предстоит увидеть.

Клеи и композитные материалы

Также используются в структурных клеях и армированных волокном материалах. В интерьере, мебели и инкапсуляции электронных компонентов — в сценариях, чувствительных к запахам — решения без растворителей являются необходимыми, и водоразбавляемые системы здесь ценны.

Наша платформа соединяет сотни проверенных китайских поставщиков химической продукции с покупателями по всему миру, способствуя прозрачным сделкам, лучшим бизнес-возможностям и ценным партнерствам. Независимо от того, ищете ли вы массовые товары, специальные химикаты или услуги по индивидуальным закупкам, TDD-Global — это надежный выбор.