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卷材涂料用聚酯樹脂的研制,在聚酯樹脂中引入聚己內酯二元醇, 由于其特殊的結構, 提高了漆膜的柔韌性, 使漆膜達到了0~ 1 T 彎, 并保持了卷材涂料的綜合性能
2019年09月26日    閱讀量:187    新聞來源:中國建材網 cnprofit.com  |  投稿

卷材涂料是用于涂覆鋼板、鋁板表面, 制成預涂卷材之后使用的一種專用涂料。卷材涂料以其裝飾性、價廉、方便、耐腐蝕等優秀性能, 在建筑、家電、運輸、汽車等行業得到了廣泛應用。


在國外, 美國、日本卷材生產線最多, 技術也最成熟, 我國預計2005 年卷材需求量達到430 萬t , 2010 年將達到800 萬t[ 1] 中國建材網cnprofit.com。隨著卷材應用領域的增多,需求量的不斷增長, 迫切需要新技術、新產品來滿足不斷增長的卷材市場的需求。


卷材涂料用基體樹脂是涂料的重要組成部分, 用于卷材涂料的基體樹脂種類很多, 主要有聚酯、環氧、丙烯酸、聚偏二氟乙烯等, 應用于底漆、面漆、背面漆, 而聚酯涂料占到了卷材涂料的80 %以上。可見, 聚酯在卷材涂料中所占的重要位置。


卷材涂料性能指標較多, 要求也比較嚴格, 高性能的卷材中T 彎要求達0~ 1 T, 硬度也要達H~ 2H。本文以聚己內酯二醇( 本文簡稱PCL) 為柔韌性二元醇, 配以多元酸、其他多元醇, 合成了卷材用飽和聚酯, 由于PCL 的分子結構, 賦與了卷材較好的柔韌性, T 彎達到0~ 1T, 硬度為H~2H, 各項性能優異。


1 實驗部分

1. 1 聚酯合成的原料及工藝

1. 1. 1 原 料

多元酸, 新戊二醇( 國產) , 三羥甲基丙烷( 進口) , PCL( 相對分子質量530, 進口) , 1, 6- 己二醇( 進口) , 1, 4- 環己烷二甲醇( 進口) , 酯化催化劑( 進口) , 稀釋劑( 國產) 。


1. 1. 2 聚酯的合成

按配方將多元酸、多元醇和酯化催化劑一起加入有溫度計、攪拌器、蒸餾柱的三口瓶中, 升溫、攪拌, 于160 e 左右酯化出水, 逐步升溫, 其間控制蒸餾柱溫度不超過105 e , 料溫達230 e , 保溫酯化至KOH 值10 mg/ g 以下( 反應后期可減壓縮聚一段時間) , 降溫加稀釋劑, 出料得產品。


1. 2 制漆用的原料及工藝

1. 2. 1 原 料

聚酯樹脂( 自制) , 氨基樹脂( 進口) , 催化劑( 進口) , 各種顏填料, 醋酸丁基纖維素( 進口) , 各種助劑, 各種高沸點溶劑等。


1. 2. 2 漆料的制備

將部分聚酯( 自制) 、部分溶劑、全部顏填料、分散劑高速分散后, 用三輥研磨機研磨至所需細度、過濾, 再加入剩余聚酯、溶劑及各種助劑及氨基樹脂、催化劑, 即得成品漆。


1. 3 樣板的制備及檢測儀器

1. 3. 1 樣板的制備

將樣板處理后, 先涂上干膜厚度5~ 8 Lm 底漆, 在板溫224 e 固化60 s, 再在底漆上涂厚20Lm 左右的面漆, 在板溫232 e 固化60 s, 用各種檢測儀器進行各項指標的檢測。


1. 3. 2 漆膜檢測儀器

T 彎測試儀; 鉛筆硬度實驗儀; 附著力測定儀; 沖擊試驗器; 杯突試驗機; 千分尺。


2 結果與討論

2. 1 PCL 的選擇

PCL 是由E- 己內酯單體、起始劑( 二醇、二胺和醇胺類) 、催化劑( 鈦酸四丁酯、鈦酸四異丙酯、辛酸亞錫等) 經開環聚合而成[ 2] 。

卷材涂料用聚酯樹脂的研制,在聚酯樹脂中引入聚己內酯二元醇, 由于其特殊的結構, 提高了漆膜的柔韌性, 使漆膜達到了0~ 1 T 彎, 并保持了卷材涂料的綜合性能 中國建材網,cnprofit.com

PCL 相對分子質量從530~ 4 000 不等, 高分子質量多用于聚氨工業中, 相對分子質量530、1000 的可用于聚酯的合成[ 2] , 本試驗中采用相對分子質量為530 的PCL, PCL 的技術指標如表1[ 3]

卷材涂料用聚酯樹脂的研制,在聚酯樹脂中引入聚己內酯二元醇, 由于其特殊的結構, 提高了漆膜的柔韌性, 使漆膜達到了0~ 1 T 彎, 并保持了卷材涂料的綜合性能 中國建材網,cnprofit.com

2. 2 PCL 與其他醇的比較

在聚酯配方中, 保持多元酸的種類和配比不變, 多元醇為新戊二醇、三羥甲基丙烷, 并保持配比不變, 以6 % ( 以mol 計) 的PCL 取代新戊二醇合成的聚酯為聚酯1, 以6 % ( 以mol 計) 的1, 6-己二醇取代新戊二醇合成的聚酯為聚酯2, 以6%( 以mol 計) 的1, 4-二甲醇環己烷代替新代二醇合成的聚酯為聚酯3, 未用三種醇取代的為聚酯4, 用4 種聚酯為基體樹脂, 制成面漆( 底漆用自制聚酯底漆) , 檢測各項性能指標, 檢測結果如表2。

表2 3 種醇合成聚酯面漆性能比較

卷材涂料用聚酯樹脂的研制,在聚酯樹脂中引入聚己內酯二元醇, 由于其特殊的結構, 提高了漆膜的柔韌性, 使漆膜達到了0~ 1 T 彎, 并保持了卷材涂料的綜合性能 中國建材網,cnprofit.com

由表2 可知, 聚酯4 由于未加3 種醇, T 彎較差( > 4T) , 漆膜較硬。聚酯1 添加了PCL, 由于PCL 較多的亞甲基, 相對分子質量大( 達到530) ,用其合成的聚酯制成面漆T 彎達到2T, 硬度為3H; 而聚酯2, 添加等量的1, 6-己二醇, 分子中含亞甲基, 但分子質量小, 所以力學性能不是很好,只達到了3T 彎; 聚酯3 加入等量的1, 4-二甲醇環己烷, 由于是脂環族二元醇, 合成的聚酯具有一定柔韌性、耐候性, 但由于環己烷使分子鏈運動受限, 對漆膜的柔韌性改善并不理想, T 彎達3T ~4T, 硬度較高。由以上試驗可知, PCL 是一種柔韌性較好的二元醇, 用其合成的聚酯制成面漆能保持較好的硬度, 漆膜加工性能良好。試驗中, 3種醇合成的聚酯制成的面漆耐MEK 并無明顯差異。



2. 3 PCL 添加量對卷材加工性能的影響

卷材涂料要求有優異的加工性能, 柔韌性( T彎曲試驗) 是對漆膜的后成型試驗, 用來衡量漆膜在后加工過程中沒有損壞和不開裂的能力, 是卷材涂料的重要指標; 而硬度則反應了卷材在運輸、成型碰撞過程中不被劃傷或不變形的能力, 為了確定PCL 在聚酯中不同添加量對卷材加工性能的影響, 做了系列試驗, 逐步用一定量的PCL 取代新戊二醇, 保持配方中其他多元酸、多元醇種類配比不變, 底漆為自制聚酯合成的底漆, 檢測結果如表3。

表3 PCL 添加量對卷材性能影響

卷材涂料用聚酯樹脂的研制,在聚酯樹脂中引入聚己內酯二元醇, 由于其特殊的結構, 提高了漆膜的柔韌性, 使漆膜達到了0~ 1 T 彎, 并保持了卷材涂料的綜合性能 中國建材網,cnprofit.com

由表3 可知, 當PCL 占醇總量6 % 時, T 彎曲2 T , 硬度3 H, 當用量達10 % 時, T 彎為O T,硬度為H, 耐MEK 擦試次數為100 次, 達到了家電等行業對加工性能要求高的場合, 滿足了市場的要求, 當用量為12 % ~ 15 % 時, 力學性能變差, 設計聚酯配方時, PCL 的用量要根據加工的需求、多元酸、多元醇的種類及配比等因素由試驗確定。


2. 4 PCL 對卷材附著力的影響

良好的附著力是高質量的漆膜所應具備的,對卷材而言, 底漆除要求防腐性能外, 還要求底漆與底材、底漆與面漆的附著力要大, 面漆也要保持與底漆的附著, 附著性能好, 能延長卷材的使用壽命。

在PCL 中, 有規則排列的酯鍵, 酯基的極性大, 內聚能大( 12. 2 kJ/ mol ) , 長分子鏈的酯基提供的合力作用, 增加了與極性底材的附著力; 規整排列的亞甲基多, 鏈段中無側鏈, 對附著力有大的影響, 內為鏈段的規整性影響結晶性, 結晶性提高會使聚酯附著力增大。附著力好的聚酯更適合在底漆中使用, 表3 中劃格附著力達到了0 級。


2. 5 自制的聚酯及卷材性能指標

自制的聚酯及卷材性能指標見表4。以自制底、面漆聚酯為基體樹脂配成底漆、面漆, 合成的卷材性能如表5。

卷材涂料用聚酯樹脂的研制,在聚酯樹脂中引入聚己內酯二元醇, 由于其特殊的結構, 提高了漆膜的柔韌性, 使漆膜達到了0~ 1 T 彎, 并保持了卷材涂料的綜合性能 中國建材網,cnprofit.com

3 結 論

通過添加聚己內酯二醇( PCL) , 合成了性能優異的卷材涂料, T 彎達0 ~ 1T, 硬度2H, 耐MEK 達100 次, 附著力也得到了一定程度的提高, 綜合性能令人滿意。本文未對其他多元酸、多元醇進行討論, 也未對耐鹽霧、耐濕熱、耐人工老化等性能進行贅述。


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