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.青島科技大學化工學院,山東青島266042;2.青島科技大學塑料工程研究院,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,而在木器、塑料、大型機械、航空、橋梁、工程、電器、汽車修造等行業(yè)應用廣泛。特別是近年來被大量應用于高檔塑料制品的涂飾,如:洗衣機、冰箱

3、、手機、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、對溶劑敏感、表面極性低等特點,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包裝,給生產(chǎn)帶來極大的不便。針對此問題,本文研制了一種低溫快速雙固化涂料,并對其交聯(lián)機理進行了研究。    1實驗部分    1.1實驗原料    

4、2050低羥值丙烯酸樹脂、磺酸吡啶鹽KC:工業(yè)品,臺灣德謙化工公司;混醚化的三聚氰胺樹脂、多異氰酸酯固化劑:德國拜耳公司生產(chǎn);二甲苯、酯、酮、醇類稀釋劑:工業(yè)級,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試驗儀器及設(shè)備    高速分散機、耐醇擦拭儀、劃格法附著力測試儀、鉛筆硬度計、紅外光譜測試儀、交聯(lián)度測試儀。    1.3物料配比    甲組分主劑

5、:羥基丙烯酸樹脂65%70%(質(zhì)量分數(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成品檢測技術(shù)指標    表1所示為雙固化塑料涂料技術(shù)指標。 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    1.5.2各項性能的測試    (1)干燥性的測定: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間為100min時,結(jié)束烘烤。 (2)硬度的測定:按GB/T67391996測定。    (3)耐醇性的測定:用涂層耐溶劑測定儀測定。    

7、;(4)附著力的測定:按GB/T92861998測定。    (5)貯存穩(wěn)定性測定: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,其耐醇性能測試結(jié)果見圖2。圖2 氨基樹脂的含量對涂層耐醇擦洗

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時耐醇擦最好。   2.2固化劑用量對涂膜性能的影響    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時涂膜耐醇性能最好。圖3 固化劑用量對涂膜耐醇擦洗性的影響  &#

9、160; 2.3KC用量對涂膜性能的影響    丙烯酸樹脂與氨基樹脂的比例為51;烘干溫度70,烘干時間30min,m(主劑)m(固化劑)=151,KC的用量對塑料涂膜的性能影響如表2所示。表2 KC用量對涂膜性能的影響    由表2可以看出,KC含量在4%時涂膜性能最佳,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行紅外光譜及苯析試驗。    2.5.2交聯(lián)密度的測定    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配成的雙固化雜化體系的交聯(lián)度大。    3結(jié)