金属腐食防止におけるエポキシ樹脂の応用

エポキシ系防錆コーティングはエポキシ樹脂をベースとし、顔料、乾燥剤、添加剤などを用いて製造されます。エポキシ樹脂コーティングは、優れた接着性、高強度、耐薬品性、耐摩耗性を有し、船舶の重防錆分野において最も古く、最も広く使用されている重防錆コーティングの一つです。エポキシ系防錆コーティングには多くの種類があり、主に以下が含まれます。ビスフェノールAエポキシ樹脂フェノールエポキシ樹脂。

ビスフェノールA型エポキシ樹脂の分子構造には、ヒドロキシル基、エーテル結合、エポキシ基が含まれており、基材への接着性に優れています。ベンゼン環構造により、樹脂は高い機械的強度と耐摩耗性を備えています。塗装後は、耐酸性、耐アルカリ性、耐腐食性、耐薬品性に優れています。常温で硬化し、施工が簡単で、硬化後の収縮率が低く、揮発性物質が放出されないため、グリーン環境保護基準を満たしています。

フェノール系エポキシ樹脂は、エポキシ基の含有量が多いため、耐食性と接着性が強く、硬化架橋度が高く、密度が強く、フェノール樹脂の耐高温性と耐腐食性も備えています。しかし、エポキシ基の増加は樹脂の脆さを増加させ、その応用範囲に影響を与えます。フェノール系エポキシ樹脂を合成する際に、フェノールの代わりにビスフェノールAを使用すると、遊離フェノール含有量が少なく、分子量分布が狭くなります。ビスフェノールAの導入により、樹脂の機械的性質が強化され、収縮率が低くなります。エポキシ基の増加は接着性を高めると同時に、柔軟性、耐熱性、絶縁性、耐水性、耐腐食性も向上します。

エポキシ系防錆コーティングには、耐衝撃性や靭性が低いなどの欠点があるため、材料の改良が必要です。

純粋なエポキシ樹脂は比較的脆いため、一般的にエポキシには強化剤が添加されます。使用後約1年で強化剤が蒸発し、コーティングの脆さが急激に増加し、機械的衝撃で脱落などの問題が発生する可能性があります。そのため、現在では熱可塑性樹脂がエポキシの改質に一般的に使用されています。主な強化メカニズムには、架橋拘束効果、亀裂ピンニング、粒子の引き裂きと伸張、および空隙せん断降伏などがあります。複合材料が外力を受けると、フィラーは架橋拘束、不動態化、およびマトリックス内の亀裂伝播防止の役割を果たします。さらに、架橋力は、架橋点の亀裂にピンニングアンカーとして作用し、強化効果を実現します。エポキシ樹脂の強化に一般的に使用される熱可塑性樹脂には、ポリスルホン、ポリウレタン、ポリシロキサン、ポリエーテルスルホン、ポリアミド、ポリエーテルエーテルケトンなどがあります。これらの熱可塑性樹脂は通常、未硬化樹脂に溶解し、エポキシ樹脂マトリックスと相互作用することができるため、エポキシ樹脂の硬化後に強力な界面結合を提供し、他の機械的特性を失うことなく破壊靭性を向上させることができます。

また、エポキシ樹脂構造にフッ素を添加することも優れた改質方法である。フェノール樹脂は、ビスフェノールAをビスフェノールAFに置換して合成し、エポキシ化することでフッ素化エポキシ樹脂を得る。ポリマー主鎖にジフェノールプロパン構造が含まれるため、機械的強度と耐摩耗性が強く、塗膜の硬化収縮率が低く、靭性が通常のフェノールエポキシ樹脂よりもはるかに高い。また、エポキシ基を多く含むため、基材との密着性が強く、特にフッ素の導入により、このフッ素樹脂は疎水性、撥油性を有し、耐食性、耐紫外線性、耐薬品性に優れ、塗膜は柔軟で滑らかで、セルフクリーニング性も備えている。このコーティングは、フェノール樹脂コーティング、エポキシ樹脂コーティング、フッ素樹脂コーティングの利点を兼ね備えており、海洋防食分野で優れた利点を有する。

海洋腐食防止の分野では、エポキシ樹脂には、無溶剤または弱溶剤、水性、ナノ粒子のブレンド、低表面処理など、さまざまな環境に適合するさまざまな改質方法もあります。これらの改質方法により、エポキシコーティングの製造をより環境に優しく、省エネにすることができ、コーティングの性能をより優れた機能にすることができます。