环氧树脂色浆是将有机或无机颜料经表面处理后稳定分散于环氧树脂载体中制得的预分散着色体。蒂森SEP系列环氧色浆针对环氧地坪、电子灌封、防腐涂装等领域开发,核心技术在于分散剂锚定基团与环氧固化体系的化学相容性。本文从分散稳定机理出发,结合最新顶刊研究,分析SEP色浆在不同固化剂体系中的相容性规律,并给出三个工程应用案例。详见蒂森产品中心。
环氧树脂色浆是指颜料以D50≤5μm粒径稳定悬浮于双酚A型环氧载体中、可直接加入环氧配方使用的着色体。其分散稳定性取决于三重机制:
(1)锚定基团化学吸附。分散剂分子含胺基、羟基或羧基锚定端,通过氢键与范德华力牢固吸附于颜料表面。据ACS Applied Materials & Interfaces(2024, 16, 28, 34780–34790)报道,含仲胺锚定基团的聚醚型分散剂在炭黑表面的吸附自由能可达-42 kJ/mol,显著优于传统锚定基团。
(2)空间位阻稳定。分散剂溶剂化链段在环氧树脂中充分伸展,形成厚度8–15 nm的吸附层,粒子靠近时产生渗透排斥效应,防止絮凝。Chemical Engineering Science(2023, 277, 118332)的DLVO扩展模型指出,当吸附层厚度δ与粒子半径a之比δ/a≥0.15时,空间稳定效应可有效抑制范德华吸引势阱。
(3)固化体系相容性。SEP色浆选用与胺类固化剂(聚酰胺、脂环胺、改性胺)化学相容的分散剂体系,确保在固化反应过程中颜料不迁移、不析出。
图1 蒂森SEP系列环氧色浆多色样品
某船舶修造厂采用SEP-302铁红色浆用于压载舱环氧厚浆涂层。色浆添加量2.5%(wt),与环氧底漆和面漆配套使用。关键性能数据如下:干膜厚度320μm,附着力5 MPa(GB/T 5210),耐盐雾1200 h无起泡(GB/T 1771),色差ΔE≤1.5(60°光泽≥85 GU,GB/T 9754)。施工时色浆与固化剂混合后适用期90 min,无浮色发花。
某电子元器件厂采用SEP-501黑色色浆用于变压器环氧灌封料。色浆添加量4.0%(wt),载体为双酚A型环氧树脂(EEW=185–190),固化剂为甲基六氢苯酐(MeHHPA)。灌封后体积电阻率≥1.2×1014Ω·cm(GB/T 1410),介电强度22 kV/mm(GB/T 1408),耐热等级B级(130°C),冷热冲击-40↔125°C 50循环无开裂。
图2 棒销式纳米砂磨机用于SEP色浆分散
某工业地坪工程采用SEP-203绿色色浆用于水泥基环氧自流平地坪。色浆添加量1.8%(wt),施工面积1200 m²。完工后铅笔硬度2H(GB/T 6739),耐磨耗性(Taber CS-10, 1000 g, 1000转)失重≤35 mg(GB/T 1768),耐化学品性:汽油7 d无变化、10% HCl 7 d无变化、30% NaOH 7 d无变化(GB/T 1763)。地坪整体色差ΔE≤2.0。
图3 台式色差仪用于SEP色浆批次色差控制
| 参数 | SEP典型值 | 测试标准 | 备注 |
|---|---|---|---|
| 颜料D50 | ≤2.0 μm | GB/T 19627 | 激光粒度仪 |
| 刮板细度 | ≤15 μm | GB/T 6753.1 | 刮板细度计 |
| 颜料含量 | 20%–40% | — | 按色系 |
| 细度(刮板) | ≤15 μm | GB/T 6753.1 | — |
| 适用期(25°C) | ≥90 min | — | 混合后 |
| 体积电阻率 | ≥1013Ω·cm | GB/T 1410 | 电子级 |
| 附着力 | ≥5 MPa | GB/T 5210 | 拉开法 |
使用建议:(1)添加前将色浆预热至30–40°C并低速搅拌5–10 min;(2)与固化剂混合后在适用期内用完;(3)电子灌封用SEP-501系列须在真空脱气后浇注。
蒂森SEP系列环氧色浆通过胺锚定+空间位阻双重稳定机理,在环氧-胺固化体系中实现颜料D50≤2.0 μm、细度≤15 μm的稳定分散,已在船舶防腐、电子灌封和工业地坪三个领域验证通过。
Q1:SEP色浆与聚酰胺固化剂是否相容?
A:SEP系列分散剂设计为与聚酰胺、脂环胺、改性胺等常用环氧固化剂均相容,建议首次使用前做100 g小样验证。
Q2:色浆在环氧树脂中存放后出现沉淀怎么办?
A:正常沉降可低速搅拌10–15 min恢复均匀;若出现硬沉淀不可再分散,说明分散稳定层已破坏,请勿使用。
Q3:SEP色浆能否用于酚醛环氧体系?
A:SEP标准系列适配双酚A型环氧;酚醛环氧耐热性更高,建议联系蒂森技术部门确认专用型号。
Q4:色浆添加量如何确定?
A:从0.5%–1.0%起试,根据目标颜色深度逐步增加;深色不超过5%,浅色不超过2%。