摘要:环氧树脂色浆的选型,从来不是"看颜色下单"。固化剂是胺类还是酸酐、是室温固化还是加热固化、是真空浇注还是APG自动压力凝胶、色浆对凝胶时间与放热峰的影响、颜料带入的金属离子与氯离子是否会破坏绝缘性能——这些参数直接决定制件能否通过耐压、耐潮、温循等可靠性测试。本文围绕SEP环氧树脂色浆的核心技术参数、四大固化体系匹配、不同成型工艺窗口、GB 30981/GB/T 38508/GB 33372等国家强制标准的合规要求,给出一份可直接落地的选型清单,并横向对比DENSON旗下SEP、PUE、FLTY、GT四大色浆系列的适用边界。
环氧树脂本身是稳定的低分子树脂,必须与固化剂反应才能形成三维网络。环氧固化剂的化学类别直接决定了固化温度、凝胶时间、交联密度与最终耐介质性能。SEP作为反应型色浆,载体为低分子量双酚A环氧树脂,本身参与环氧-固化剂反应——这意味着色浆不是"外加颜料",而是配方的一部分,其载体不会与任何一类环氧固化剂副反应,但颜料表面处理剂、分散剂残留却可能对不同固化体系产生差异化影响。
工程上最常见的四类环氧固化剂:①脂肪族胺类(乙二胺、DETA、TETA),室温快固,放热高,适用期短;②聚酰胺类,室温/中温固化,韧性好,适用期长,附着力优;③酸酐类(甲基四氢苯酐、甲基六氢苯酐、纳迪克酸酐),中高温固化,电气性能极佳,是电子灌封与APG的主流;④咪唑类(2-甲基咪唑、2E4MZ),潜伏性催化,单组分胶、粉末涂料适用。下表给出SEP对四类体系的适配性与典型工艺窗口。
| 固化体系 | 典型固化条件 | SEP适配性 | 色浆影响要点 |
|---|---|---|---|
| 脂肪族胺类 | 25℃×24 h 或 60℃×2 h | 完全适配 | 放热峰高,色浆添加量建议≤3%,避免凝胶时间过短 |
| 聚酰胺类 | 25℃×7 d 或 80℃×2 h | 完全适配 | 适用期长,色浆分散窗口充裕,地坪/胶黏剂主流 |
| 酸酐类 | 80~120℃×2~4 h + 150℃×4 h后固化 | 完全适配(电气级) | 要求Cl⁻≤50 ppm、金属离子≤100 ppm,SEP电气版本可提供离子报告 |
| 咪唑类(潜伏性) | 120~160℃快速固化 | 适配(需验证) | 咪唑对微量胺/金属催化敏感,建议先做小试放热曲线 |
下表汇总了DENSON SEP系列黑色与彩色两条产品线的出厂典型参数。选型时建议按"固化体系→目标颜色→成型工艺→可靠性等级"四个维度对照。
| 参数项 | SEP黑色系列 | SEP彩色系列 | 选型说明 |
|---|---|---|---|
| 载体 | 低分子量双酚A环氧树脂 | 低分子量双酚A环氧树脂 | 与客户主剂同源,参与环氧-固化剂反应 |
| 颜料类型 | 高色素炭黑 | 无机颜料+高性能有机颜料 | 彩色耐光等级≥6级 |
| 粒径D50 | ≤400 nm | 约800 nm | 激光粒度仪测定 |
| 粒径D90 | ≤800 nm | ≤1.5 μm | 真空浇注要求D90≤客户滤网孔径1/3 |
| 细度(GB/T 6753.1刮板法) | ≤15 μm | ≤20 μm | 电子灌封建议≤15 μm |
| 推荐添加量 | 0.3%~2.0% | 1.0%~5.0% | 按目标颜色深浅调整 |
| 固含(颜料分) | 20%~25% | 30%~50% | 黑色高黑度、彩色高鲜艳度 |
| 耐热性 | 300℃×10 min不分解 | 200℃×10 min(部分无机耐260℃) | 覆盖常规后固化与高温工艺 |
| Cl⁻含量 | ≤50 ppm | ≤50 ppm | 电气级酸酐体系必测 |
| 金属离子(Na⁺/K⁺/Fe³⁺总) | ≤100 ppm | ≤100 ppm | 避免漏电与电化学腐蚀 |
| 体积电阻率(固化后) | ≥10¹⁴ Ω·cm | ≥10¹³ Ω·cm | 符合GB/T 1410 |
| 黏度(25℃,mPa·s) | 3000~8000 | 2000~6000 | 适合计量泵与高速搅拌 |
环氧固化是放热反应。从树脂与固化剂混合开始,体系经历:混合均匀期(适用期)→ 凝胶点(黏度突增)→ 放热峰(交联剧烈)→ 后固化(脱模熟化)。色浆在这一过程中主要通过三条途径影响反应:
第一,颜料表面的胺/金属残留。某些有机颜料表面处理剂含微量胺或金属离子,会催化环氧-胺/环氧-酸酐反应。DENSON SEP出厂前与未加色浆的基准样做凝胶时间对比,正常添加量下凝胶时间漂移控制在±10%以内。对快速固化体系(适用期<5 min),建议用热电偶浇注在模具中心测峰温与到达时间。
第二,载体环氧的稀释作用。SEP载体为低分子量环氧树脂,会带入约20%~30%的可反应环氧基团。按添加量3%计,对整体环氧当量(EEW)影响约1%~2%,配方师可忽略;但如果添加量到8%以上,建议按当量重新核算固化剂用量。
第三,颜料对放热峰的"热质"效应。高添加量颜料(尤其是无机颜料)会增加体系热容量,使放热峰温度降低5~15℃,这对大体积浇注件(如变压器)反而是好事——可减少内应力与开裂。
环氧制件的成型工艺差异很大,色浆选型必须匹配工艺窗口。
| 成型工艺 | 典型制件 | 固化温度 | SEP选型要点 |
|---|---|---|---|
| 室温浇注 | 工艺品、灌封小部件 | 25℃ | 低黏度、对凝胶时间影响小,添加量≤3% |
| 加热固化 | 结构胶、涂层 | 60~120℃ | 常规SEP即可,注意后固化温度 |
| 真空浇注 | 互感器、变压器 | 80~160℃分段 | D90≤1.5 μm、Cl⁻≤50 ppm、脱泡性好 |
| APG自动压力凝胶 | 中高压绝缘子 | 130~160℃ | 快速固化体系,色浆对凝胶时间敏感,需小试验证 |
| 灌封(电子) | 电源模块、汽车电子 | 室温或80℃ | 低膨胀、低应力,黑色为主 |
| FRP缠绕/拉挤 | 管道、型材 | 80~140℃ | 不影响纤维浸润,D90≤1.5 μm |
国内环氧制品出口与内销正在快速切换到低VOC标准。以下三份国家强制/推荐标准必须在选型时一并考虑:
| 标准号 | 名称 | 适用范围 | 对SEP色浆的意义 |
|---|---|---|---|
| GB 30981-2020 | 工业防护涂料中有害物质限量 | 溶剂型与水性工业涂料 | SEP用于环氧防腐涂料时,按低VOC配方核算,色浆本身不额外贡献VOC |
| GB/T 38508-2020 | 清洗剂挥发性有机化合物含量限值 | 工业清洗剂 | 若客户用色浆后需要设备清洗,应配套水基或低VOC清洗剂 |
| GB 33372-2020 | 胶粘剂挥发性有机化合物限量 | 各类环氧结构胶、灌封胶 | SEP为无溶剂反应型色浆,VOC接近零,满足无溶剂环氧胶要求 |
核心结论是:SEP作为无溶剂反应型色浆,本身VOC含量接近零(载体全部参与交联),在GB 30981与GB 33372框架下属于"天然合规"品类。客户需要警惕的不是SEP,而是为了调颜色临时加入的溶剂型色浆——FLTY系列是为溶剂型涂料设计的,不能用于无溶剂环氧浇注或灌封。
客户最常问的问题是:"你们家这么多色浆,我到底该用哪个?"下表把DENSON四大主流系列放在一起对比,避免选错体系。详细的全系列技术参数可在DENSON官网查阅。
| 系列 | 载体体系 | 典型应用 | 固化/成膜方式 | 绝对不能混用 |
|---|---|---|---|---|
| SEP | 环氧树脂(反应型) | 环氧地坪、防腐涂料、电子灌封、FRP、胶黏剂 | 环氧/胺/酸酐/咪唑交联 | 不能加到PU、溶剂、水基体系 |
| PUE | 聚醚多元醇(反应型) | PU弹性体、CPU浇注、TPU挤出、电池灌封 | NCO/OH交联 | 不能加到环氧、溶剂、水基体系 |
| FLTY | 有机溶剂(溶剂型) | 溶剂型涂料、凹版/柔版油墨、金属烤漆 | 溶剂挥发成膜 | 不能用于无溶剂环氧与水性体系 |
| GT | 水(水基) | 水性涂料、水性油墨、水性胶黏剂 | 水分挥发+成膜 | 不能用于无溶剂环氧与PU体系 |
另外还有FLUV光固化色浆与EB电子束色浆,分别用于UV涂料/油墨与电子束固化涂层。关于SEP在防腐涂料与地坪场景的具体着色方案,可参阅SEP技术专辑中《环氧防腐涂料、地坪与FRP复合材料着色技术方案》一文。
无论新颜色还是新客户,建议按以下流程落地:①取客户环氧主剂与固化剂各500 g,按目标添加量加入SEP色浆,高速分散5分钟;②在25℃下记录混合后黏度变化与凝胶时间;③浇注2~3个标准样条,按客户工艺固化;④做外观、色差(ΔE)、硬度、体积电阻率、耐介质五项测试;⑤小批量5 kg中试,确认计量泵、滤网、真空脱泡无异常后再放批量。
东莞市蒂森新材料有限公司(DENSON)技术团队可提供从色板匹配、小试工艺指导到批次质检报告(含Cl⁻、金属离子、粒径、细度)的全流程支持。对出口欧盟与北美的客户,还可提供REACH、RoHS、UL阻燃相关文件。
SEP建议密封储存于5~35℃、干燥通风库房,避免阳光直射。原密封状态保质期12个月;开罐后建议6个月内用完,取用后立即密封。现场质量控制建议每班抽检三项:细度(GB/T 6753.1刮板法)、黏度(Brookfield)、外观(是否分层、结皮)。若细度突然变大(>30 μm),通常提示颜料返粗或运输中受高温影响,应停止使用并联系供应商。
SEP载体为低分子量双酚A环氧树脂,与胺类、聚酰胺、酸酐、咪唑四类固化剂全部同源相容;关键选型参数是粒径D50/D90、细度(GB/T 6753.1)、Cl⁻≤50 ppm、金属离子≤100 ppm、体积电阻率≥10¹³ Ω·cm。
正常添加量下,SEP对凝胶时间影响≤±10%、对VOC无额外贡献;真空浇注与APG工艺要求D90≤1.5 μm,室温/加热/灌封工艺按表3窗口选型即可。
SEP、PUE、FLTY、GT四大系列按载体化学严格区分,不能互相替代;无溶剂环氧体系只选SEP,选错体系是整批报废的最常见原因。
SEP载体为低分子量环氧树脂,按添加量3%估算,整体EEW上升约1%~2%,常规配方可忽略;若添加量到8%以上或客户配方本身对当量极其敏感,建议按当量重新核算酸酐用量。
APG在130~160℃快速固化,适用期通常仅1~3分钟。色浆必须低黏度、易分散、对凝胶时间影响小。建议先做小样放热曲线,确认色浆不会让凝胶时间提前30%以上,再进入批量。
刮板法(GB/T 6753.1)测的是"最大颗粒残留尺寸",与激光粒度仪测的D90不是同一概念。运输、储存温度波动、滤网破损都可能使现场细度偏高。若>25 μm,建议暂停使用并联系供应商复核批次。
SEP作为无溶剂反应型色浆,VOC含量接近零(载体全部参与交联),在GB 30981-2020《工业防护涂料中有害物质限量》与GB 33372-2020《胶粘剂挥发性有机化合物限量》框架下属于天然合规品类。客户在做整机/成品VOC检测时,色浆不会额外贡献VOC。
不建议。FLTY载体是有机溶剂,加到无溶剂环氧浇注体系里会带入VOC、产生气泡、并影响交联密度与电气性能。短期应急可以小试,但批量生产会出现表面发黏、强度下降、体积电阻率降低等问题。