水溶性绝缘漆成分及固化机理

水溶性绝缘漆主要有水溶性树脂(如水溶性环氧树脂、水溶性丙烯酸树脂、水溶性醇酸树脂、水溶性聚氨酯等组成)、水溶性固化剂(如水溶性氨基树脂、脲醛树脂等)、稳定剂(有机胺)、助溶剂(酒精、丙醇、丁醇、丙二醇甲醚等)、消泡剂、流平剂、去离子水组成。漆液受热后,由于水的沸点为100℃,挥发时要吸收大量的热量,因此漆液中含有较多水份时,即使环境高于100℃,漆液的温度也不可能超过100℃,而在100℃左右时,树脂与固化剂的反应速度非常慢,仍处于液态。水完全气化以后,树脂与固化剂的温度逐步接近环境温度,当达到120℃时,固化反应加速,随着时间的延长,树脂与固化剂完全反应形成交联结构,完成固化过程,形成不溶于水和溶剂的漆膜。正是由于水溶性树脂与固化剂在低温下(60℃以下)反应速度非常非常慢,常温下基本上不反应,因此水溶性绝缘漆在常温条件下可以保持长达1-2年的使用期,即漆液长期放置储存稳定,粘度变化很小,不结块。固化反应原理:水溶性树脂的活性官能团有-COOH、-OH、R1-O-R2、R1-COO-R2等,而固化剂一般为氨基树脂,除三嗪环之间的亚甲基和亚甲醚外,还有亚氨基、羟甲基和烷氧甲基。三种官能团的反应性为 。在通常条件下, 可与反应,不与树脂的仲羟基反应。采用氨基树脂作交联剂时,在固化体系中存在氨基树脂与水性树脂间的共缩聚交联反应和氨基树脂活性官能团间的自缩聚交联反应。1.共缩聚交联反应 氨基树脂与水溶性树脂在酸性条件下会发生如下主要共缩聚交联反应:式中,R1是水性树脂的骨架结构基团。实验证实环氧树脂的羟基对共缩聚交联反应速度起决定作用,反应历程是双分子亲核取代反应(SN2),环氧树脂的羟基与氨基树脂的烷氧基或羟甲基反应过程如下:式中,R为烷基或氢。上述反应决定反应速度的步骤是环氧树脂的羟基对氨基树脂的亚甲基碳进攻,同时失去醇或水。按SN2反应历程,在H+催化下,氨基树脂中的伯碳原子由于受吸电子基影响呈正电性,易受亲核试剂负电性较大的纳入进攻,则正电性的碳与负电性的氧形成过渡态,其过渡态决定反应历程和速度。该亲核取代反应速度取决于环氧树脂的羟基浓度、活性及脱去基团(醇或水)的性质。其共缩聚交联反应速度=K1[a]·[b],K1为共缩聚反应速度常数,a和b分别为氨基树脂(烷氧基或羟甲基)和环氧树脂(羟基)浓度。2、自缩聚交联反应(1)亚氨基的反应 氨基树脂中的亚氨基与羟甲基易于产生自缩聚交联反应:(2)羟甲基的反应 在酸性条件下,氨基树脂的羟甲基会发生自缩聚交联反应:连接在氮原子上的羟甲基比连接在碳原子上的羟甲基有更强的反应活性,则很容易发生自缩聚交联反应。该反应释放出低分子甲醛和水,甲醛会污染环境,危害人的健康;同时导致固化物的硬脆性。另外,氨基树脂中的羟甲基与烷氧甲基在酸性条件下也会发生自缩聚交联反应:式中,R为甲基、乙基、正丁基和异丁基等。氨基树脂中的羟甲基在碱性条件下产生自缩聚交联反应如下:(3)烷氧甲基的反应 烷氧甲基除与羟甲基进行自缩聚交联反应外,在强酸条件下会产生烷氧甲基间的自缩聚交联反应:在pH=7~10时基本不发生上述反应,氨基树脂的自缩聚交联反应会影响固化物的性能。值得注意的是,含烷氧甲基的氨基树脂在酸性条件下,易与高沸点醇(如丁醇)进行醚交换反应:



相关资讯