0 前言
环氧富锌涂料具有自然干燥快、附着力强、防腐能力强等特点，多用在钢管、储罐、钢结构、海洋平台、船舶、集装箱等领域，在重防腐方面起到了重要的作用。
环氧富锌涂料是由两部分组成：其一，为锌粉、环氧树脂、表面活性剂及有机溶剂等调制而成的灰色黏稠状液体；其二，为聚酰胺树脂、有机溶剂配制而成的透明状液体。环氧富锌涂料成膜物为常温交联固化型树脂。其成膜机理如下(见图1)：聚酰胺树脂中的胺基与环氧树脂中的环氧基生成反应。环氧基与含活泼氢的化合物反应，包括伯胺、仲胺，但不与叔胺反应。叔胺可催化环氧基开环，使环氧树脂自身聚合，故叔胺类化合物可以作为环氧树脂的催化促进剂。
环氧富锌涂料在夏季偶尔会发生涂料增黏，甚至结胶的现象。不但影响产品的贮存稳定性，而且由于产品的质量问题，从而会造成重大经济损失。图2是环氧富锌底漆结胶树脂的IR图谱。
由图2可知：结胶树脂均为双酚A环氧树脂，且红外光谱特征吸收峰916 cm-1处峰非常小，说明环氧基已开环交联；1 647.10 cm-1处也有一定的吸收特征，说明胺类与环氧树脂发生了交联反应。造成这些结果的原因可能是：不排除胺类固化剂或固化促进剂存在；不排除环氧基自开环交联因素；夏季高温是促成结胶的外界条件。
膨润土是由两层硅氧四面体和中间的一层铝氧八面体组成。由于它的铝氧八面体和硅氧四面体中的Al3+和Si4+存在异价类质同象置换, 使蒙脱石层间带负电荷，为了平衡这些负电荷，层间吸附Ca2+、Mg2+、K+、Na+等阳离子。这些阳离子是可交换的，有机季铵盐与这些阳离子交换、插层进入膨润土层间，形成有机膨润土。环氧富锌涂料中含有有机膨润土作为体系的流变助剂。如果有机膨润土中的有机季铵盐游离，就很有可能导致环氧树脂结胶。
1 试验部分
试验原料：环氧树脂E-20*75，台湾长春企业集团；膨润土A，进口；膨润土B、膨润土C，国产；酒精，工业级；溶剂，工业级。
试验仪器：红外光谱分析、岛津FTIR8400S。由于环氧富锌涂料的结胶成因与树脂、膨润土(含有季胺盐类物质)的种类、高温条件有关，故设计本试验的环氧富锌涂料试验体系如表1所示。
本次试验7个样品按照GB/T 6753.3—1986进行试验。试验温度(50±2) ℃，贮存30 d。测试样品分子结果变化，结果见图3。
采用索氏提取器(见图4)，配制质量浓度为95%的乙醇抽提有机膨润土，萃取液经浓缩干燥后得到表面活性剂。确定表面活性剂类型的方法很多，本文使用常用的酸性亚甲蓝试剂法。
2 分析与讨论
2.1 红外光谱分析
环氧富锌涂料中的环氧基的IR谱图特征吸收峰为916 cm-1，C-1、C-2、B-2 3个结胶样品的特征吸收峰非常小，说明环氧基已开环交联。其他谱图的特征吸收峰比较大，说明没有开环交联。表2是环氧富锌涂料体系的试验结果。
由表3可知，膨润土C的灼烧失量大，膨润土A的灼烧失量小。即C中胺类物质多，A中少，在环氧富锌底漆体系中，膨润土C可能被极性物质极化的可能性大，游离胺离开层间进入环氧富锌底漆的可能性也越大，终使结胶的可能性就大。膨润土A则相反。
2.2 对膨润土表面活性剂的品种分析
2.2 对膨润土表面活性剂的品种分析
图5是有机膨润土的IR图谱，图6是有机膨润土(经800 ℃灼烧)的IR图谱。
图5中有机膨润土的红外光谱图上增加了3个强吸收峰:2 927.67 cm-1、2 851.06 cm-1 和1 480.85 cm-1。其中1 480.85 cm-1为—CH3的反对称变形振动吸收谱带，2 851.06 cm-1为—CH2对称伸缩振动吸收谱带，2 927.67 cm-1为—CH的伸缩振动吸收谱带，这表明有机基团已经进到膨润土的层间[3]，取代了K+、Na+、Ca2+、Mg2+等离子，形成了有机膨润土。图6显示的IR谱图结果无上述特征。
由图7可知：A、B、C试管上层亚甲蓝溶液均呈透明蓝色，下层氯仿试剂均呈透明无色，表明从有机膨润土中萃取出的表面活性剂均为阳离子表面活性剂。证明了膨润土是经过阳离子表面活性剂处理的。
由图8、图9、图10可知：季铵盐类阳离子表面活性剂在1 470 cm-1和720 cm-1处红外光谱特征具有共性。在1 470 cm-1附近分裂为两个峰，而在970 cm-1和910 cm-1也有吸收，则表示为烷基三甲基型。910 cm-1吸收较强、720 cm-1处裂分，则表示为12个C的烷烃类(见图9)。在1 585 cm-1处弱而尖锐吸收，1 220 cm-1处中等尖锐吸收，720 cm-1和705 cm-1处尖锐，则表示三烷基苄基铵盐(见图8、图10)。在1 640～1 588 cm-1处有吸收，则表示胺类或咪唑环存在(见图10)。
由图8、图9、图10可知：季铵盐类阳离子表面活性剂在1 470 cm-1和720 cm-1处红外光谱特征具有共性。在1 470 cm-1附近分裂为两个峰，而在970 cm-1和910 cm-1也有吸收，则表示为烷基三甲基型。910 cm-1吸收较强、720 cm-1处裂分，则表示为12个C的烷烃类(见图9)。在1 585 cm-1处弱而尖锐吸收，1 220 cm-1处中等尖锐吸收，720 cm-1和705 cm-1处尖锐，则表示三烷基苄基铵盐(见图8、图10)。在1 640～1 588 cm-1处有吸收，则表示胺类或咪唑环存在(见图10)。
由图11、图12、图13标样对比可知：有机膨润土A经95%乙醇萃取出的阳离子表面活性剂主要成分分子结构系十二烷基二甲基苄基氯化铵少量游离胺或咪唑类混合物(图8)。有机膨润土B经95%乙醇萃取出的阳离子表面活性剂主要成分分子结构系十二烷基三甲基氯化铵少量游离胺或咪唑类混合物(图9)。有机膨润土C经95%乙醇萃取出的阳离子表面活性剂主要成分分子结构系十二烷基二甲基苄基氯化铵和大量游离胺或咪唑类混合物(图10)。
从膨润土的阳离子结构分析可知：膨润土A与膨润土C相同，与膨润土B不同。但是从结胶效果来看，膨润土C＞膨润土B＞膨润土A。两者的规律并不一致，说明结胶现象的产生，并不是阳离子的结构决定的。
2.3 对表面活性剂含量的分析
试验中C-1、C-2、B-2 3个样品出现结胶现象，说明膨润土C、膨润土B层间吸附的游离胺要多于膨润土A。本次试验用膨润土的灰分来表征游离胺的量。
试验参考涂料用有机膨润土国家标准HG/T 2248—1991。试验结果如表3所示。由表3可知，膨润土C的灼烧失量大，膨润土A的灼烧失量小。即C中胺类物质多，A中少，在环氧富锌底漆体系中，膨润土C可能被极性物质极化的可能性大，游离胺离开层间进入环氧富锌底漆的可能性也越大，终使结胶的可能性就大。膨润土A则相反。
3 结语
(1)有机膨润土所含阳离子表面活性剂中的仲胺、叔胺是加速环氧富锌底漆树脂结胶的主要因素，并且与阳离子表面活性稀释剂的量有关。即这种阳离子表面活性剂改性膨润土的量越多，使环氧树脂结胶的能力就越大。
(2)产品应用中，可以通过膨润土的灼烧失量来间接地判断其含有游离胺的量，即灼烧失量越大，可能产生游离胺的可能性越大。并且可以制作有机膨润土经95%乙醇萃取出的阳离子表面活性剂制作清漆，验证树脂结胶性。
(3)温度对环氧结胶起次要作用。实际情况是在夏季高温时易出现结胶现象，冬季则很少出现结胶现象。这说明高温对富锌结胶起到促进作用。
