高壓注漿在美國(guó)、德國(guó)、日本、意大利等發(fā)達(dá)國(guó)家應(yīng)用得比較廣泛，它們獲得了巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，尤其是日本，高壓成型所占比例很大，用它幾乎可以成型所有衛(wèi)生潔具產(chǎn)品。高壓注漿技術(shù)推廣應(yīng)用的關(guān)鍵之一是塑料模具的國(guó)產(chǎn)化。塑料模具有很高的使用壽命，重復(fù)使用次數(shù)達(dá)10000次以上，是國(guó)內(nèi)近幾年陶瓷成型用模具材料大力發(fā)展的方向。

吸水樹脂塑料模具的耐磨性、耐水性、耐酸堿腐蝕、耐溫性以及壓縮強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度等物理力學(xué)性能明顯優(yōu)于石膏模。吸水樹脂模具材料是一種開孔型微孔材料，在用高強(qiáng)度吸水樹脂塑料模具時(shí)，通常需要將某些模具表面進(jìn)行定向封閉以達(dá)到定向吸收透水。高壓注漿壓力大，壓力高達(dá)30～40個(gè)大氣壓，快固型高滲透改性環(huán)氧涂料可以滿足這一要求。

環(huán)氧樹脂是一種具有優(yōu)良力學(xué)性能、防腐性能和黏結(jié)性能及化學(xué)穩(wěn)定性的膠黏材料，但常用的雙酚A型環(huán)氧樹脂粘度大，流動(dòng)性差，低溫固化慢，改善其流動(dòng)性和快速固化性能是改性環(huán)氧樹脂特別是涂料領(lǐng)域中的一大應(yīng)用課題，特別是在冬季氣溫較低時(shí)，普通的改性環(huán)氧樹脂薄層涂料遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足現(xiàn)代快速固化的工程需求[1-2]。稀釋劑粘度低，是最為常用的改善流動(dòng)性的方法之一。本文在多年的研究和應(yīng)用基礎(chǔ)上[3]，以小分子聚醚型環(huán)氧樹脂及糠醛丙酮為活性稀釋劑，研究一種快速固化的高滲透性改性環(huán)氧涂料，并探討其在陶瓷衛(wèi)生潔具高壓注漿用多孔吸水樹脂模具材料中的應(yīng)用。

 1·實(shí)驗(yàn)部分

 1.1 材料

 622小分子聚醚型環(huán)氧樹脂、E-51環(huán)氧樹脂、E-44環(huán)氧樹脂、糠醛、丙酮、二乙烯三胺(DETA)、三乙烯四胺(TETA)、N-氨乙基哌嗪（AEP）、改性劑、硅烷偶聯(lián)劑、促進(jìn)劑等均為市售工業(yè)品，多孔吸水樹脂模具材料（自制）。

 1.2 配制方法（見圖1）

圖1 高滲透改性環(huán)氧防護(hù)涂料的配制

1.3 強(qiáng)度測(cè)試和表干性能

抗壓強(qiáng)度測(cè)試參照GB/T17671-1999進(jìn)行，涂膜表干時(shí)間參照GB1728-89(79)進(jìn)行。

2·結(jié)果與討論

2.1 活性稀釋劑的固化反應(yīng)（見圖2）

圖2 活性稀釋劑的固化反應(yīng)

小分子聚醚型622環(huán)氧樹脂活性稀釋劑粘度較低，糠醛、丙酮的粘度更低，混合液只有0.69mPa·s，遠(yuǎn)低于水的粘度1mPa·s，具有很高的滲透性。在本體系中，活性稀釋劑中的基團(tuán)發(fā)生催化醇醛縮合反應(yīng)，并且進(jìn)一步脫水并與胺發(fā)生加成反應(yīng)，逐步形成凝膠和大分子聚合物，具有一定的強(qiáng)度。胺類硅烷偶聯(lián)劑與脫水反應(yīng)生成的水進(jìn)一步發(fā)生反應(yīng)生成乙醇，促進(jìn)了醇醛縮合反應(yīng)，使得縮合反應(yīng)更加完全，強(qiáng)度更高。多元胺中的活性氫還與622環(huán)氧樹脂反應(yīng)，從而形成強(qiáng)度較高的聚合物。

2.2 胺類固化劑的反應(yīng)活性

不同結(jié)構(gòu)的胺分子與環(huán)氧樹脂的反應(yīng)活性不一樣，主要取決于N原子的堿性和空間位阻。芳香胺的活性最低，其次是脂環(huán)胺，脂肪胺活性最大。因此，脂肪族多胺是快速固化體系的首選固化劑，如二乙烯三胺、三乙烯四胺。N-氨乙基哌嗪AEP是脂肪胺與脂環(huán)胺混合體系的多胺，兼具有兩者的優(yōu)點(diǎn)，固化速度適中。

脂肪胺類固化劑是環(huán)氧樹脂最為常用的固化劑，其中的活性氫使雙酚A環(huán)氧樹脂E-51、E-44發(fā)生開環(huán)聚合反應(yīng)。伯胺中的第一個(gè)氫空間位阻小，反應(yīng)活性大，與環(huán)氧樹脂迅速開環(huán)反應(yīng)，并放出大量的熱，放出的熱加快反應(yīng)形成立體網(wǎng)絡(luò)固結(jié)體。

環(huán)氧樹脂的胺固化放熱效應(yīng)使得混合液以薄的涂膜方式的表干時(shí)間與澆注體明顯有差異，特別是當(dāng)含有易揮發(fā)的活性稀釋劑丙酮時(shí)，在不同溫度下表現(xiàn)出的干燥速度也不同。

 2.3 涂料起始粘度與固結(jié)體強(qiáng)度

 本實(shí)驗(yàn)以室溫20℃下100gA組份為例，不同固化劑的用量，其固化時(shí)間和強(qiáng)度結(jié)果見表1。

表1 室溫20℃下涂料的固化性能

 

 由表1可見，不含環(huán)氧樹脂的膠液混合后粘度很小，經(jīng)過(guò)一定時(shí)間也能凝膠成一定強(qiáng)度的固結(jié)體，涂膜表干時(shí)間達(dá)3d。隨著環(huán)氧樹脂量的增加，起始粘度增大，固化加速，涂膜表干時(shí)間縮短，后期強(qiáng)度增大。另一方面，隨著固化劑用量的增加，固化加快，早期強(qiáng)度較高，基本上1d就能達(dá)到一定強(qiáng)度。

環(huán)氧樹脂E-51含量達(dá)到15%時(shí)粘度很低，為1.1mPa·s，具有優(yōu)異的滲透性，并且還能達(dá)到一定強(qiáng)度，適合做底涂。當(dāng)環(huán)氧樹脂E-51含量達(dá)到40%時(shí)，既有較低的粘度和高的滲透性，又具有優(yōu)良的力學(xué)性能和成膜性能，適合做面涂。當(dāng)環(huán)氧樹脂E-44代替E-51時(shí)，粘度上升，早期強(qiáng)度稍有提高。

2.4 溫度對(duì)固化的影響

如前所述，環(huán)氧樹脂的胺固化反應(yīng)是放熱反應(yīng)，熱的積累和環(huán)境溫度對(duì)涂膜和澆注體強(qiáng)度有很大影響。表2表明在室溫30℃環(huán)境下因熱不斷積累，沒有及時(shí)散熱，澆注體均發(fā)生快慢不同的爆聚，但在薄的涂膜方式下因接觸面大散熱好，沒有發(fā)生爆聚，表干速度較快。涂膜隨著環(huán)氧樹脂量的增加，表干時(shí)間縮短，固化加速。

表2 室溫30℃下涂料固化性能

但在低溫12℃環(huán)境下，澆注體的固化速度和強(qiáng)度隨著環(huán)氧樹脂量的增加而發(fā)生顯著的變化，涂膜表干時(shí)間也拉開很大距離，從2天時(shí)間至1天以內(nèi)。表3可見，在低溫下，AB混合液早期1天強(qiáng)度呈現(xiàn)從粘稠液體的0強(qiáng)度到12.6MPa，3天后都可固化，具有一定的強(qiáng)度。

表3 室溫12℃下涂料的固化性能

因此，要使涂料在低溫下能快速固化，除了提高環(huán)氧樹脂含量外，還可配合適當(dāng)?shù)氖旎?a href="http://www.anfangnet.cn/tech/" target="_blank">工藝，使AB混合后熟化一段時(shí)間，讓混合液積累一定熱量再進(jìn)行涂刷。實(shí)驗(yàn)表明，熟化時(shí)間以0.5～1h內(nèi)為宜，環(huán)境溫度高時(shí)，熟化時(shí)間縮短，環(huán)境溫度低時(shí)熟化時(shí)間延長(zhǎng)。

此外，還可用紅外加熱的方式，提高環(huán)境溫度，加快反應(yīng)進(jìn)行。特別是在10℃以下的環(huán)境中，環(huán)氧樹脂的脂肪胺開環(huán)聚合反應(yīng)非常緩慢，目前只有通過(guò)外界加熱的方式加快固化進(jìn)程。

3·應(yīng)用

改性環(huán)氧涂料具有很高的粘接強(qiáng)度、抗壓抗折強(qiáng)度，是一種理想的防水材料，可耐很高的水壓及其沖擊，因此在陶瓷高壓注漿中具有很實(shí)用的價(jià)值。

高壓注漿成型周期短、效率高、坯體質(zhì)量好、不必修坯、強(qiáng)度高、無(wú)須干燥、表面光潔度高、可連續(xù)注漿、機(jī)械化自動(dòng)化水平高、生產(chǎn)線占地面積小、操作環(huán)境好、環(huán)境廢棄物少等，不僅能大幅度提高產(chǎn)品質(zhì)量、檔次和提高生產(chǎn)效率，還能大幅度降低勞動(dòng)力、勞動(dòng)強(qiáng)度和節(jié)約勞動(dòng)場(chǎng)所，減少環(huán)境污染，提高一線勞動(dòng)者幸福指數(shù)。

衛(wèi)生陶瓷高壓注漿成型技術(shù)在我國(guó)的應(yīng)用是從90年代初引進(jìn)國(guó)外技術(shù)開始的。今天，我國(guó)經(jīng)濟(jì)多年來(lái)持續(xù)高速發(fā)展，土地資源、能源供應(yīng)全面緊張，人口紅利已完全消失，勞動(dòng)力成本大幅上升，勞動(dòng)者自我保護(hù)意識(shí)日益加強(qiáng)，企業(yè)面臨著原材料、能源漲價(jià)、經(jīng)濟(jì)效益降低、勞動(dòng)力缺乏和環(huán)境保護(hù)的壓力，目前國(guó)內(nèi)很多大型陶瓷企業(yè)重新轉(zhuǎn)向使用高壓注漿技術(shù)。

高壓注漿技術(shù)應(yīng)用的關(guān)鍵之一是塑料模具的國(guó)產(chǎn)化。目前國(guó)內(nèi)已有幾個(gè)單位在密切關(guān)注高壓注漿用的吸水（或透水）樹脂模具。我們經(jīng)過(guò)近一年的科技攻關(guān)，制備出一種高強(qiáng)度的多孔吸水樹脂模具，并將此快固型高滲透改性環(huán)氧涂料應(yīng)用到多孔模具材料中。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在應(yīng)用到高強(qiáng)度吸水樹脂塑料模具時(shí)，只需使用一道我們研制的面涂，就能滲入微孔材料（未經(jīng)壓力沖洗模具）內(nèi)部2～3mm處，并且固化快。在20℃環(huán)境下4h內(nèi)能干燥，30℃環(huán)境下2h內(nèi)能表干，并且強(qiáng)度高、韌性好、能抗高壓沖擊。對(duì)于經(jīng)過(guò)壓力沖洗孔隙的干燥的模具材料，快固型高滲透改性環(huán)氧涂料幾乎能完全滲入模具內(nèi)部的微孔深處。

此外，我們研制的快固型高滲透改性環(huán)氧涂料在室溫30℃以上、20～30℃、10～20℃下均能滿足快速固化的地下防水工程需要，但在10℃以下固化偏慢，有待進(jìn)一步完善。