低溫快速雙固化塑料涂層材料研究

1、低溫快速雙固化塑料涂層材料研究  孫立水1,李少香2,路念明2,孫道興1    (1.青島科技大學(xué)化工學(xué)院,山東青島266042;2.青島科技大學(xué)塑料工程研究院,山東青島266042;31中石化安全工程研究院,山東青島266071)     摘要:2050羥基丙烯酸樹脂與混醚化的氨基樹脂、潛催化劑KC等復(fù)配成的丙烯酸氨基涂料具有低溫固化特性,該氨基涂料與一定比例的多異氰酸酯固化劑交聯(lián)得到的雙固化低溫快速固化塑料涂料,配合對(duì)樹脂溶解性好而且還具有一定揮發(fā)梯度的專用稀釋劑,所得涂料施工性能優(yōu)良、可低

2、溫固化、交聯(lián)密度高、初始硬度高、涂膜綜合性能優(yōu)異,可大大提高塑料件噴涂的生產(chǎn)效率。    關(guān)鍵詞:雙固化;羥基丙烯酸樹脂;氨基樹脂;多異氰酸酯固化劑;塑料    0引言    雙組分聚氨酯涂料因其耐化學(xué)腐蝕、耐酸堿、耐溶劑、耐磨、耐劃傷、耐冷熱變化、漆膜豐滿光亮、附著力優(yōu)異,并且含羥基組分與多異氰酸酯固化劑比例可調(diào)、能常溫干燥或低溫烘干等優(yōu)點(diǎn),而在木器、塑料、大型機(jī)械、航空、橋梁、工程、電器、汽車修造等行業(yè)應(yīng)用廣泛。特別是近年來被大量應(yīng)用于高檔塑料制品的涂飾,如:洗衣機(jī)、冰箱

3、、手機(jī)、MP3等塑料外殼的涂裝1-3。由于塑料材質(zhì)本身具有耐熱變形溫度低、對(duì)溶劑敏感、表面極性低等特點(diǎn),與傳統(tǒng)金屬材質(zhì)涂裝工藝相比,流水線噴涂更易于產(chǎn)生質(zhì)量缺陷,翻修率很高,又受到噴涂廠家生產(chǎn)空間的限制,要提高生產(chǎn)效率,必須提高涂膜的干燥速度。目前各噴涂廠家使用的雙組分聚氨酯塑料漆,由于干燥速度慢(即初始硬度低)不能馬上打磨或檢測(cè)包裝,給生產(chǎn)帶來極大的不便。針對(duì)此問題,本文研制了一種低溫快速雙固化涂料,并對(duì)其交聯(lián)機(jī)理進(jìn)行了研究。    1實(shí)驗(yàn)部分    1.1實(shí)驗(yàn)原料    

4、2050低羥值丙烯酸樹脂、磺酸吡啶鹽KC:工業(yè)品,臺(tái)灣德謙化工公司;混醚化的三聚氰胺樹脂、多異氰酸酯固化劑:德國(guó)拜耳公司生產(chǎn);二甲苯、酯、酮、醇類稀釋劑:工業(yè)級(jí),脫水;噴涂底材ABS:丁二烯-丙烯腈-苯乙烯的三元共聚物,臨界表面張力為3438mN/cm,熱變形溫度為75107。    1.2試驗(yàn)儀器及設(shè)備    高速分散機(jī)、耐醇擦拭儀、劃格法附著力測(cè)試儀、鉛筆硬度計(jì)、紅外光譜測(cè)試儀、交聯(lián)度測(cè)試儀。    1.3物料配比    甲組分主劑

5、:羥基丙烯酸樹脂65%70%(質(zhì)量分?jǐn)?shù),下同);氨基樹脂10%15%;顏料20%5%;催干劑2%4%;助劑0.2%0.5%;稀料3%6%。    乙組分固化劑:己二異氰酸酯。    m(主劑)m(固化劑)=151    1.4成品檢測(cè)技術(shù)指標(biāo)    表1所示為雙固化塑料涂料技術(shù)指標(biāo)。 1.5操作過程    1.5.1工藝路線    工藝流程如圖1所

6、示。圖1 工藝流程示意圖表1 雙固化塑料涂料技術(shù)指標(biāo)    1.5.2各項(xiàng)性能的測(cè)試    (1)干燥性的測(cè)定:將噴涂完的樣板流平后,在規(guī)定的溫度下烘烤20min,室溫冷卻8min,看漆膜是否烘干;再放于烘箱中烘10min,室溫冷卻8min,觀察漆膜是否已干;待樣板在烘箱中的總時(shí)間為100min時(shí),結(jié)束烘烤。 (2)硬度的測(cè)定:按GB/T67391996測(cè)定。    (3)耐醇性的測(cè)定:用涂層耐溶劑測(cè)定儀測(cè)定。    

7、;(4)附著力的測(cè)定:按GB/T92861998測(cè)定。    (5)貯存穩(wěn)定性測(cè)定:將樹脂各種物料配好,再密封保存,觀察涂料的變化。    2結(jié)果討論    2.1丙烯酸樹脂與氨基樹脂的不同配比對(duì)涂膜性能的影響    磺酸吡啶鹽KC含量4%,m(主劑)m(固化劑)=151,烘干溫度70,烘干時(shí)間30min。丙烯酸樹脂與氨基樹脂的質(zhì)量比分別為:21、31、41、51、61、71,其耐醇性能測(cè)試結(jié)果見圖2。圖2 氨基樹脂的含量對(duì)涂層耐醇擦洗

8、性的影響    由圖2可以看出,丙烯酸樹脂與氨基樹脂的配比為51時(shí)耐醇擦最好。   2.2固化劑用量對(duì)涂膜性能的影響    丙烯酸樹脂與氨基樹脂的質(zhì)量比為51;烘干溫度70,烘干時(shí)間30min,KC含量4%,主劑固化劑質(zhì)量比分別為81、101、121、151、181、201,其耐醇性能測(cè)試結(jié)果如圖3所示。    由圖3可以看出,主劑與固化劑之比在151時(shí)涂膜耐醇性能最好。圖3 固化劑用量對(duì)涂膜耐醇擦洗性的影響  &#

9、160; 2.3KC用量對(duì)涂膜性能的影響    丙烯酸樹脂與氨基樹脂的比例為51;烘干溫度70,烘干時(shí)間30min,m(主劑)m(固化劑)=151,KC的用量對(duì)塑料涂膜的性能影響如表2所示。表2 KC用量對(duì)涂膜性能的影響    由表2可以看出,KC含量在4%時(shí)涂膜性能最佳,隨著KC的含量增高耐醇性提高,但涂膜的硬度和附著力變差。 2.4低溫烘烤氨基塑料漆、PU聚氨酯塑料漆和雙固化體系的性能比較    低溫烘烤氨基塑料漆中2050羥基丙烯酸樹脂、混

10、醚化氨基樹脂的質(zhì)量比為51,烘干溫度70,烘干時(shí)間30min,KC含量4%;雙固化體系在以上基礎(chǔ)上加多異氰酸酯,其配比為m(主劑)m(固化劑)=151;雙組分PU體系采用2050羥基丙烯酸樹脂和多異氰酸酯。其涂膜性能比較如表3所示。表3 三種體系的性能比較    2.5固化過程的交聯(lián)度分析    2.5.1樣品制備    (1)氨基樹脂與一定比例的2050羥基丙烯酸樹脂和稀釋劑、磺酸吡啶鹽KC混合攪勻,得到丙烯酸氨基漆,為1#清漆;   

11、; (2)把上述丙烯酸氨基漆與一定量的多異氰酸酯固化劑混合,并加入一定量專用稀釋劑,得到2#雙固化型塑料漆;    (3)把2050羥基丙烯酸樹脂與一定量多異氰酸酯固化劑混和,并加入一定量工業(yè)脫水二甲苯和醋酸丁酯溶劑稀釋,得3#聚氨酯清漆。    把1#3#清漆涂在聚乙烯的膜片上,70下固化30min成膜,冷卻后剝離下涂膜進(jìn)行紅外光譜及苯析試驗(yàn)。    2.5.2交聯(lián)密度的測(cè)定    將一定量的涂膜在沸騰的二甲苯中抽提20h取出,溶解掉未交聯(lián)的成分,在室溫下放置5h,在90烘烤1h,稱質(zhì)量,計(jì)算交聯(lián)度7。1#3#的交聯(lián)度分別為83.02%、95.11%和81.03%。上述結(jié)果表明:丙烯酸低溫氨基烤漆體系和丙烯酸樹脂與多異氰酸酯復(fù)配成的聚氨酯漆均不如2050丙烯酸樹脂、氨基樹脂和多異氰酸酯復(fù)配成的雙固化雜化體系的交聯(lián)度大。    3結(jié)