环氧树脂涂料具有较高的耐化学和耐机械性能，一般应用于较厚层。固化后的极压涂料与基体的附着力极高。然而，基于双酚a和F的EP树脂抗紫外线能力有限。因此，它们通常被重新涂上一层紫外线稳定的聚氨酯(PU)面漆用于户外应用。在可以避免面漆的地方，EP涂料与PU涂料相比的优点是无可争议的。它们非常适用于涂装机械，工厂，铁路车厢建设，管道和罐的建设，并用于涂装高机械或化学应力的建筑部件和混凝土地板。因此，开发一层极压涂层的定制表面添加剂是非常必要的。除了用于改善薄膜形成的平整添加剂外，防止污垢附着和促进表面清洁的添加剂也变得越来越重要。特别是在功能性表面在防止污染方面发挥主要作用的应用中，如集装箱、储罐和输送系统，或出于安全或美观原因的应用，如隧道和走廊(图1)，易于清洁的表面带来巨大的经济、环境和时间优势。^1、2

使用自清洁或易清洁的涂料可达到易清洁的效果。这种易于清洁的表面是用两种不同的技术创造出来的，(超级)亲水表面和(超级)疏水表面。(超级)亲水表面的特征是与水的接触角从0(超级)到30°。^3.

相比之下，(超)疏水表面与水的接触角至少为140°，因此水会直接滴落。⁴这种效果可以通过创建分层结构来实现(Lotus效应^®)，但其特点是涂抹过程耗时，而且由于表面结构受损，只能维持很短的时间。⁵在包括氟化碳氢化合物和硅油在内的涂料中使用强大的表面张力降低和疏水添加剂提供了第二种更简单的方法。由于氟化碳氢化合物对环境的不利影响，不希望使用它们。⁶传统的硅油只显示短期的效果，也可能导致平整问题。⁷用极性基团修饰的硅树脂平整性较好，但易清洁效果不持久。这些硅酮添加剂在几(最大。2)清洗周期。

我们的目标是开发和优化一种新型聚合物添加剂，该添加剂具有极性和非极性基团的谨慎平衡，结合了易于清洁的效果和优越的流平性(图2)。为了达到持久的效果，还必须引入可以与涂层形成共价键的锚基。

实验

为了测试易清洗性能，在金属板上涂上了传统的EP面漆。在一些薄板上，涂层中含有高达2%的新添加剂(所有指定的百分比都是重量百分比)。用炭黑粉、2%炭黑粉-水混悬液和1%炭黑粉护手霜模拟污染。炭黑粉末洒在表面上。用沾有炭黑悬浮液或护手霜的实验室纸巾将炭黑悬浮液和炭黑护手霜涂抹在表面。然后在50℃下保存1小时。在使用商用洗碗机进行标准程序(50°C 2.5小时)清洗后，对样品进行视觉评估、拍照、重新污染和如上所述再次清洗。这个过程重复了几次。

采用两层涂层进行粘接试验。将200 μ m湿膜厚度的红色常规双包EP底漆涂在喷砂钢(Sa 2½)上，干燥30天后，涂上100 μ m的白色双包EP面漆，其中含有2%的易于清洁的新添加剂。在进一步干燥14天后，根据DIN EN ISO 4624进行脱拉试验。使用BYK-Gardner进行颜色测量^®颜色指南的指标符合ASTM E313。

结果与讨论

广义的结构

我们开发了一种新的聚合物，它结合了有机硅大单体技术和锚基，锚基与环氧树脂兼容，并与涂层形成共价键，具有持久易清洁的性能。该添加剂的特点是具有很强的表面定向性，因此共聚物的极性部分保留在聚合物膜的内部，反应基团与粘合剂形成共价键，从而嵌入自身。该添加剂还表现出与大多数EP系统的兼容性，如传统的、高固相或无溶剂系统。

由硅酮块的表面富集产生的疏水效应导致表面强烈排斥固体、液体或混合形式的污垢，无论污染是疏水(油基)或亲水(水)性质的。

清洗性能

除了“对照”(无添加剂的涂层)之外，在测试中还使用了传统的硅酮添加剂作为对比。图3-5显示了新添加剂的特殊易清洗效果和保留效果，无论污染物的极性如何。这种效果可以在多达10次清洗循环后得到证实。

虽然模拟的污染和清洗周期并不完全符合实际情况，但它们仍然证明了添加剂在恶劣条件下的有效性。此外，这些测试能够证明与传统的硅酮添加剂的显著差异。

附着力

这种新添加剂是一种易于清洁的添加剂，因此推荐用于面漆。然而，由于它也是一种表面活性物质，重要的是它对涂层间的附着力没有负面影响，即不减少面漆和底漆之间的附着力。图6显示了根据DIN EN ISO 4624进行拉拔试验的结果，结果显示只发生在底漆中，这表明底漆与面漆之间的附着力非常好。

光泽和平滑度

涂料的另一个关键特性是膜的形成或膜的完整性，这是由最佳的流平来保证的。由于与系统高度不兼容，硅酮添加剂会引起调平问题。为此，在EP涂层体系中使用了不同浓度的新添加剂，并测试了其调平效果。没有添加添加剂(对照)和添加0.5%到2%新添加剂的样品的水平测量结果相似。我们推断，一个高达2%的添加量不会引起任何平衡问题。没有进行大量的测试，因为易于清洁的效果可以在2%的添加量下充分发挥。

为了测试表面滑移，采用与找平试验相同范围的样品进行了试验。图7显示，即使在较低的添加量下，摩擦系数也显著下降。只要添加0.5%的添加剂就足以显著改善滑移。

消泡

环氧树脂体系的消泡性能是非常重要的，因为它通常具有较高的粘度。在双包环氧体系中添加2%的添加剂。将消泡效果与不添加添加剂的样品进行比较。我们发现，由于其特别低的不相容性，添加剂不能稳定泡沫，甚至可以支持消泡。

贮藏稳定性和锅寿命

在双组分体系中，锅的寿命总是起着重要的作用。当使用新添加剂时，最初可能会有轻微的粘度增加。然而，对锅的寿命没有影响。

进一步的好处

当固化双组分涂层(环氧胺)时，可以观察到氨基甲酸酯形成的显著减少。氨基甲酸酯是造成所谓“胺红”的原因，是通过与空气相互作用形成的化合物，特别是在环境固化的EP系统中，在高空气湿度和二氧化碳的影响下。结果是模糊的黑色或明亮的表面。⁸

三个面板上涂了一层黑色的epamine涂层。样品在室温、空气湿度85%的条件下固化。固化后，未添加添加剂的板料呈强烈的灰色。添加2%的普通硅树脂添加剂可以轻微减少灰色变色。使用2%的新添加剂意味着几乎没有灰色。视觉评估也通过BYK-Gardner颜色指南测量得到确认。对照组、添加有机硅添加剂的样品和添加易清洁添加剂的样品的亮度L*值(CIELab系统)分别为33.7、29.5和27.0。

除了防止氨基甲酸酯的形成，添加了新添加剂的EP涂层也能在QUV-B暴露下存活550小时，只有微小的变化。DYI值(符合ASTM E313的黄度指数之间的差值)使用BYK-Gardner颜色指南对不添加添加剂的样品，使用传统的硅树脂添加剂和新添加剂，在QUV暴露前后测定。差异(顺序相同)分别为17、11和8.57。

较低的表面张力可以减少冰对涂膜的粘附或改善表面除冰。为了确定这种情况是否适用于新添加剂，我们让一家独立机构对材料进行了测试。试验是在确定的大气中进行的，在-5°C、确定风速11.5 m/s和湿度66%的条件下，向样品上喷洒冰水。立即和5分钟后，对喷洒的样品进行图像处理，以评估结冰程度(图8)。含有添加剂的样品显示出相当低的结冰程度。这一结果表明，由于技术、经济或安全原因，添加剂可以用于需要除冰的表面。

结论

通过将一种具有大单体功能的先进聚合物添加剂结构与能与环氧体系共价结合的官能团相结合，可以生成一种性能优越的新型添加剂。大单体的功能使得极压涂层系统具有很强的易于清洗的效果，可以有效地对抗疏水和亲水污染。共价锚基导致持久易清洁的效果，在50°C的多次洗碗机循环中存活。此外，含有这种新添加剂的涂料没有出现坑，没有泡沫稳定，锅寿命正常，氨基甲酸酯形成减少，与底漆的附着力好。令人惊讶的是，添加剂的加入也降低了冰的粘附性和改善除冰。

确认

作者感谢Kathrin女士Möllers和Lin Xie先生在本产品开发中的重要贡献。

参考文献

¹Lienhard, j .;Knippers, j .;克莱莫,j .;Gabler, M. Atlas kunstststoffe und膜，für国际建筑文献研究所，2013，慕尼黑，47。

²Gniecko, j .;现代涂料，1994,84(3)，26-28。

^3.Tölke, T. Photokatalytische Schichtsysteme für hochtransparente selbstreinigende Gläser，论文，2009，耶拿Friedrich Schiller大学。

⁴Greßler, S.等:Selbstreinigende, schmutz- und wasserabweisende Beschichtungen auf Basis von nanotechnology，纳米信任档案，201020，第3页。

⁵Solga, A.等人，《保持清洁的梦想》;IOP出版有限公司;2007年,p . 126。

⁶AssTech。全氟通讯(PFC);http://www.asstech.com/de/downloads/newsletterPFC.pdf(14.05.2014)。

⁷Bieleman, j . Lackadditive;1998年,魏因海姆的177。

⁸钟,摩根大通(J.P.;J.A.R.和雷夫纳，P。应用聚合物科学学报， 1977, 21, 1095-1102。

作者:Horst M. Sulzbach, Guillaume Jaunky, Majdi Al-Masri和Wolfgang Griesel, BYK-Chemie GmbH, Wesel，德国

本文发表于欧洲涂料杂志》并在2017年新奥尔良水上研讨会上发表。