返回頂部
返回首頁
返回首頁
歡迎訪問  中國建材網   | 今天是   
中國建材網全新改版進行中! 我的訂單 | 會員中心 | [ 登錄 ] | [ 注冊 ]
买平特技巧
home 您現在的位置: 首頁 >裝修百科 > 詳細信息
柔性鏈改性的水性環氧丙烯酸UV固化涂料的研制,采用以相對分子質量較高的柔性鏈段———蓖麻油酸和端羧基丁腈橡膠改性的環氧丙烯酸預聚體作為主體樹脂
2019年08月01日    閱讀量:510    新聞來源:中國建材網 cnprofit.com  |  投稿

水性UV 固化涂料兼具傳統UV 固化涂料和水性涂料的優點,突出環保性和高效性,是UV 固化涂料的發展趨勢。但作為水性涂料它也具有附著力、柔韌性、耐水性差等缺點,因此通過分子設計等手段,進一步提高水性光固化涂料的性能具有十分重要的意義。本研究利用以相對分子質量較高的柔性鏈段———蓖麻油酸和端羧基丁腈橡膠改性的環氧丙烯酸預聚體作為主體樹脂,再用順酐水性化中國建材網cnprofit.com。采用此相對分子質量相對較高的水性預聚體,不必加入低相對分子質量的活性稀釋單體,其黏度只與固含量有關,與預聚體的相對分子質量無關,從根本上解決了傳統光固化涂料柔韌性和硬度之間的矛盾,解決了水性涂料耐水性差、附著力不高等問題。

 

1 實驗

1. 1 原料與試劑

環氧樹脂E - 51: 工業級,巴陵石油化工有限公司; 丙烯酸: 工業級,天津市化學試劑廠; 端羧基丁腈橡膠( Mn = 3 000) : 工業級,深圳佳迪達化工有限公司; 蓖麻油脂肪酸: 工業級,廣州瀚浩化工有限公司;丙二醇甲醚: 化學純,天津市化學試劑一廠; N,N - 二甲基芐胺: 化學純,上海南翔試劑有限公司; 對羥基苯甲醚: 化學純,廣州銳剴化工有限公司; 順丁烯二酸酐: 分析純,天津市化學試劑一廠; 光引發劑2959: 工業級,原Ciba; 三乙醇胺: 化學純,杭州臨安金龍化工有限公司。

1. 2 實驗步驟

1. 2. 1 柔性鏈段改性的水性環氧丙烯酸UV樹脂的合成

將環氧樹脂加入到帶有回流冷凝器的四口燒瓶中,通N2,攪拌升溫至( 90 ± 3) ℃后加0. 1%( 質量分數,以環氧樹脂計) 的阻聚劑對羥基苯甲醚,按比例緩慢加丙烯酸( AA) 、柔性鏈段和0. 8% ( 質量分數,以環氧樹脂計) 的催化劑N,N - 二甲基芐胺的混合液, 0. 5 h 滴加完畢,控溫100 ~ 105 ℃反應,當酸值≤5 mgKOH/g 時,停止反應,降溫至60 ℃,加入順酐,加入與前面相同量的催化劑和阻聚劑,65 ~ 70 ℃保溫40 min, 70 ~ 75 ℃保溫30 min,測酸值,待酸值降至原來的一半,冷卻至50 ~ 60 ℃,加入三乙醇胺保溫攪拌15 ~ 20 min,控制pH 為6 ~ 7,出料。

1. 2. 2 UV 固化涂料的制備與涂裝

按m( 樹脂) ∶ m( 蒸餾水) = 1∶ 1在上述光固化樹脂中慢慢加入蒸餾水,再加入3%( 質量分數) 的光引發劑2959 后涂布,在50 ℃烘箱中烘5 min 后于3 kW紫外燈下固化30 s,輻照距離20 cm。

 

2 分析方法

( 1) FT - IR 分析: 用PE 公司的Spectrum 2000 傅里葉紅外光譜儀對聚合物進行紅外表征,溴化鉀壓片,測定范圍500 ~ 4 000 cm - 1,分辨率2 cm - 1。

( 2) TG 分析: 利用德國的NETZSCH TG209F1 型綜合熱分析儀進行,升溫速率為10 ℃ /min,氮氣氣氛,測試范圍: 室溫~ 700 ℃。

( 3) 拉伸強度: 采用INSTRON 1185 型萬能拉力機,按GB/T 2567—2008 測定,拉伸速率為10 mm/min。

( 4) 吸水率的測定: 將制備好的涂膜烘干稱量,測定涂膜質量m1,然后將樣品浸泡于室溫下的去離子水中48 h,取出快速擦去表面水分,再稱其質量m2,按式( 1) 計算吸水率。

柔性鏈改性的水性環氧丙烯酸UV固化涂料的研制,采用以相對分子質量較高的柔性鏈段———蓖麻油酸和端羧基丁腈橡膠改性的環氧丙烯酸預聚體作為主體樹脂 中國建材網,cnprofit.com

吸水率

5) 凝膠率的測試: 將制備好的涂膜烘干稱量,在25 ℃下將其浸入丁酮中24 h,稱量其在浸入丁酮前后的質量變化。按式( 2) 計算凝膠率。

凝膠率= m/m0 × 100% 式( 2)

式中: m0—浸入丁酮前試樣的質量,g; m—浸入丁酮后試樣的質量,g。

( 6) 其他性能測定: 貯存穩定性測定按GB/T6753. 3—1986 進行; 涂膜鉛筆硬度測定按GB/T6739—2006 進行; 涂膜耐沖擊性測定按GB/T 1732—1993 進行; 涂膜柔韌性測定按GB/T 1731—1993 進行;涂膜附著力劃格試驗按GB/T 9286—1998 進行; 耐溶劑性試驗( 耐MEK) 按NCCAⅡ—18 進行; 涂膜耐鹽水( 3%NaCl 水溶液) 性測定按GB/T 1771—2007 進行。

 

3 結果與討論

3. 1 水性UV 固化蓖麻油酸- 環氧丙烯酸聚合物的合成

3. 1. 1 蓖麻油酸的用量對酯化反應速率的影響

實驗在相同條件下用蓖麻油酸( 0、10%、20%、30%、40%,以環氧基的物質的量計,下同) 與丙烯酸( 100%、90%、80%、70%、60%,以環氧基的物質的量計,下同) 混合液與E - 51 進行酯化反應,蓖麻油酸- 丙烯酸體系滴加完畢,控溫在100 ℃反應1 h 后,每隔30 min 取樣測試樹脂的酸值,考察反應過程中蓖麻油酸與丙烯酸用量對體系反應速率的影響,結果如圖1 所示。

蓖麻油酸用量對酯化反應速率的影響

柔性鏈改性的水性環氧丙烯酸UV固化涂料的研制,采用以相對分子質量較高的柔性鏈段———蓖麻油酸和端羧基丁腈橡膠改性的環氧丙烯酸預聚體作為主體樹脂 中國建材網,cnprofit.com

圖1 中: A—水性環氧丙烯酸預聚物; B1—10%蓖麻油酸改性水性環氧丙烯酸預聚物; B2—20% 蓖麻油酸改性水性環氧丙烯酸預聚物; B3—30% 蓖麻油酸改性水性環氧丙烯酸預聚物; B4—40% 蓖麻油酸改性水性環氧丙烯酸預聚物,下同。從圖1 可以看出,體系中無蓖麻油酸即只是丙烯酸與環氧樹脂反應時,反應較快,2 h 后酸值降到5mgKOH/g 以下,當體系中蓖麻油酸為20%時,反應3h 后體系酸值才降到5 mgKOH/g 以下,隨著蓖麻油酸的增加,反應變慢,可能是由于蓖麻油酸相對分子質量較大,阻礙了基團之間的反應,當蓖麻油酸為40%時體系反應超過4 h 酸值才降到5 mgKOH/g以下。

3. 1. 2 蓖麻油酸用量對水性光固化預聚物性能的影響

對經蓖麻油酸改性的一系列環氧丙烯酸預聚物進行性能測試,測試結果如表1 所示。

蓖麻油酸用量對水性光固化預聚物性能的影響

柔性鏈改性的水性環氧丙烯酸UV固化涂料的研制,采用以相對分子質量較高的柔性鏈段———蓖麻油酸和端羧基丁腈橡膠改性的環氧丙烯酸預聚體作為主體樹脂 中國建材網,cnprofit.com

從表1 可以看出,隨著蓖麻油酸用量的增加,涂膜的附著力、柔韌性、拉伸強度、耐水性等性能指標均有提高,但由于體系不飽和雙鍵含量降低,涂膜凝膠率下降。當蓖麻油酸用量為40% 時,凝膠率降為82. 8%,影響涂膜硬度下降到2H,拉伸強度也隨之下降,當蓖麻油酸用量為10% 時,凝膠率含量較高,但涂膜其他性能指標提高不明顯。綜合以上因素,選取蓖麻油酸的加入量為20% ~ 30%。


3. 2 水性UV 固化丁腈橡膠- 環氧丙烯酸聚合物的合成

3. 2. 1 丁腈橡膠用量對體系酸值的影響

實驗在相同條件下用丁腈橡膠( 0、3%、5%、8%、10%,以環氧基的物質的量計,下同) 與丙烯酸( 100%、97%、95%、92%、90%,以環氧基的物質的量計,下同) 混合液與E - 51 進行了酯化反應,丁腈橡膠與丙烯酸用少量溶劑稀釋滴加完畢后,控溫在100 ℃反應1 h 后,每隔30 min 取樣測試樹脂的酸值,反應4 h 后,考察反應過程中丁腈橡膠與丙烯酸用量對體系反應速率的影響,結果如圖2 所示。

丁腈橡膠用量對酯化反應速率的影響

柔性鏈改性的水性環氧丙烯酸UV固化涂料的研制,采用以相對分子質量較高的柔性鏈段———蓖麻油酸和端羧基丁腈橡膠改性的環氧丙烯酸預聚體作為主體樹脂 中國建材網,cnprofit.com

圖2 中: A—水性環氧丙烯酸預聚物; R1—3% 丁腈橡膠改性水性環氧丙烯酸預聚物; R2—5% 丁腈橡膠改性水性環氧丙烯酸預聚物; R3—8% 丁腈橡膠改性水性環氧丙烯酸預聚物; R4—10% 丁腈橡膠改性水性環氧丙烯酸預聚物,下同。從圖2 可以看出,丁腈橡膠- 丙烯酸- 環氧樹脂體系較蓖麻油酸- 丙烯酸- 環氧樹脂反應慢,3% 丁腈橡膠體系3 h 后酸值降到5 mgKOH/g 以下,而當丁腈橡膠用量為10%時,體系需要反應5 h 后酸值才降到5 mgKOH/g 以下,隨著丁腈橡膠用量的增加,反應速率變慢,這是由于丁腈橡膠大分子阻礙了基團之間的反應。

3. 2. 2 丁腈橡膠用量對體系性能的影響

對經丁腈橡膠改性的一系列環氧丙烯酸預聚物進行性能測試,測試結果如表2 所示。

丁腈橡膠用量對水性光固化預聚物性能的影響

柔性鏈改性的水性環氧丙烯酸UV固化涂料的研制,采用以相對分子質量較高的柔性鏈段———蓖麻油酸和端羧基丁腈橡膠改性的環氧丙烯酸預聚體作為主體樹脂 中國建材網,cnprofit.com

從表2 可以看出,隨著丁腈橡膠用量的增加,涂膜的附著力、柔韌性、拉伸強度、耐水性等性能指標提高較快,但丁腈橡膠的相對分子質量較大,體系的水溶性較差,同時體系不飽和雙鍵含量降低,涂膜凝膠率下降。當丁腈橡膠用量大于8%時,體系48 h 后出現沉淀,凝膠率低于85%,涂膜硬度下降,綜合以上因素,選取丁腈橡膠的用量為3% ~ 5%。


3. 3 混合柔性鏈段對體系性能的影響

用蓖麻油酸改性水性環氧丙烯酸預聚物時,合成工藝易操作,反應速率較快,但綜合性能不及用丁腈橡膠改性體系,因此,實驗對這2 種柔性鏈段混合改性水性環氧丙烯酸進行了考察。實驗合成了一系列水性蓖麻油酸- 丁腈橡膠- 丙烯酸- 環氧樹脂UV預聚物,并對預聚物漆液外觀和貯存穩定性進行測試,結果如表3 所示。

混合柔性鏈段改性的一系列水性光固化預聚物

柔性鏈改性的水性環氧丙烯酸UV固化涂料的研制,采用以相對分子質量較高的柔性鏈段———蓖麻油酸和端羧基丁腈橡膠改性的環氧丙烯酸預聚體作為主體樹脂 中國建材網,cnprofit.com

從表3 可以看出,隨著體系中混合柔性鏈段含量增加,預聚物水溶性變差,當體系中混合柔性鏈段含量超過30%時漆液水溶性較差,靜置48 h 有沉淀,對漆液貯存穩定性好的預聚物進行了綜合測試,結果如表4 所示。

混合柔性鏈段對水性光固化預聚物性能的影響

柔性鏈改性的水性環氧丙烯酸UV固化涂料的研制,采用以相對分子質量較高的柔性鏈段———蓖麻油酸和端羧基丁腈橡膠改性的環氧丙烯酸預聚體作為主體樹脂 中國建材網,cnprofit.com

從表4 中可以看到,H2 綜合性能最優,即當引入20%蓖麻油酸和5% 丁腈橡膠混合柔性鏈改性水性環氧丙烯酸預聚物時,涂膜各方面性能最好。

3. 4 紅外分析

實驗對未改性的水性UV 固化環氧丙烯酸預聚物( a) 和改性的水性蓖麻油酸( 20%) - 丁腈橡膠( 5%) - 丙烯酸( 75%) 環氧丙烯酸預聚物( b) 進行了紅外表征,如圖3 所示。

水性光固化預聚物的紅外光譜

柔性鏈改性的水性環氧丙烯酸UV固化涂料的研制,采用以相對分子質量較高的柔性鏈段———蓖麻油酸和端羧基丁腈橡膠改性的環氧丙烯酸預聚體作為主體樹脂 中國建材網,cnprofit.com

從圖3 可以看出,( a) 和( b) 在910 cm - 1 處的環氧吸收峰基本消失,在1 726 cm - 1 處明顯出現了酯羰基的特征吸收峰,在1 634 cm - 1 處和810 cm - 1 處出現了雙鍵的特征峰,( b) 在2 242 cm - 1 處出現了明顯的—C=N特征峰,說明反應產物與理論產物基本一致。

3. 5 TG 分析

實驗對環氧丙烯酸UV 固化預聚物( a) 和蓖麻油酸( 20%) - 丁腈橡膠( 5%) - 丙烯酸( 75%) 環氧丙烯酸預聚物( b) 進行了熱重分析,結果如圖4 所示。

光固化預聚物的熱重曲線

柔性鏈改性的水性環氧丙烯酸UV固化涂料的研制,采用以相對分子質量較高的柔性鏈段———蓖麻油酸和端羧基丁腈橡膠改性的環氧丙烯酸預聚體作為主體樹脂 中國建材網,cnprofit.com

從圖4 可以看出,( b) 的熱穩定性略好于( a) ,即用蓖麻油酸- 丁腈橡膠改性后的環氧丙烯酸預聚物的熱穩定性優于未改性的。

 

4 結語

水性環氧丙烯酸光固化預聚物體系引入柔性鏈段蓖麻油酸或端羧基丁腈橡膠改性后,體系反應速率變慢。隨著柔性鏈段的量增加,涂膜的附著力、柔韌性、拉伸強度、耐水性等性能指標均有提高,但由于體系不飽和雙鍵含量降低,涂膜凝膠率下降。當體系引入蓖麻油酸含量為20% ~ 30% ( 摩爾分數) 、丁腈橡膠3% ~ 5%( 摩爾分數) 時,涂膜綜合性能較好; 當采用20%蓖麻油酸,5% 丁腈橡膠改性后,涂膜各方面性能達到最佳,熱穩定性也有所提高。


標簽:行業資訊原料動態建材百科產品資訊建材商道建材應用裝修百科市場評論技術中心家裝材料建筑基材涂料油漆建筑材料
免責聲明: 本文僅代表作者本人觀點,與中國建材網無關。本網對文中陳述、觀點判斷保持中立,不對所包含內容的準確性、可靠性或完整性提供任何明示或暗示的保證。請讀者僅作參考,并請自行承擔全部責任。本網轉載自其它媒體的信息,轉載目的在于傳遞更多信息,并不代表本網贊同其觀點和對其真實性負責。如因作品內容、版權和其它問題需要同本網聯系的,請在一周內進行,以便我們及時處理。客服郵箱:[email protected] | 客服QQ:23341571
相關文章HOT
今日頭條Show更多
    熱點排行Hot
      門戶手機版WeChat
      掃描二維碼,獲取手機版最新資訊 手機版:中國建材網 您還可以直接微信掃描打開
      全站地圖

      深圳網絡警察報警平臺 深圳網絡警
      察報警平臺

      公共信息安全網絡監察 公共信息安
      全網絡監察

      經營性網站備案信息 經營性網站
      備案信息

      中國互聯網舉報中心 中國互聯網
      舉報中心

      中國文明網傳播文明 中國文明網
      傳播文明

      深圳市市場監督管理局企業主體身份公示 工商網監
      電子標識


      平特一肖历史开奖记录