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          促進劑對聚酯環氧的粉末涂料性能影響
          時間:2020-12-16 09:00:58 點擊次數:277

          研究了不同促進劑種類對聚酯環氧粉末涂料與涂膜功能的影響,同一種促進劑種類對不同聚酯樹脂種類制造聚酯環氧粉末涂料與涂膜功能的影響,以及不同催化劑用量對同一種聚酯環氧粉末涂料與涂膜功能的影響。

          1 引言

          眾所周知聚酯環氧粉末涂料是由聚酯樹脂、環氧樹脂、顏填料和助劑等組成。

          在助劑的成分中,除了常用的流平劑、分散劑、除氣劑、松散劑等外,為了滿意粉末涂料的反響活性,也就是滿意烘烤固化條件而需求增加固化促進劑,使涂膜功能達到用戶的要求。

          跟著我國粉末涂料與涂裝工業的迅速發展,為了滿意各種用處的需求,開發的聚酯樹脂與環氧樹脂的種類許多,基本上能滿意一般的需求。

          可是還不能徹底滿意特殊用處的需求。在粉末涂料用聚酯樹脂種類的開發中,盡管都要增加不同量的固化促進劑。

          可是由于原材料生產單位的遠近、產品價格、樹脂的相容性等多方面的原因而沒有找到理想的樹脂種類時,應考慮對熟悉的樹脂種類的活性進行調整后運用,具體措施之一是在配方中增加促進劑。

          在粉末涂料配方中,促進劑的首要作用是進步樹脂與固化劑(或樹脂) 的反響活性,進步成膜物的固化反響速率或縮短固化反響時間,或許調整粉末涂料的膠化時間和熔融水平流動性等。

          在聚酯環氧粉末涂料體系中運用的促進劑種類許多,常用的種類有金屬氧化物(氧化鋅)、叔胺(咪唑類)、季胺(卞基氯化胺)、季銨鹽(鎓鹽)等。

          了解不同促進劑種類對同一種聚酯樹脂制造的聚酯環氧粉末涂料與涂膜功能的影響;

          同一種類的促進劑對不同廠家或同一廠家不同型號的聚酯樹脂制造的聚酯環氧粉末涂料與涂膜功能的影響;

          促進劑不同用量對同一種聚酯樹脂制造粉末涂料與涂膜功能的影響等,對于設計聚酯粉末涂料、挑選促進劑的種類和用量、挑選聚酯樹脂的種類具有重要的意義。本文就此進行研究。


          2 實驗部分

          2.1 實驗設備和儀器

          實驗設備有實驗室用雙螺桿擠出機、破壞機、靜電粉末噴涂設備;儀器有色差儀、膠化時間和熔融流動性測定儀、冰箱、涂膜光澤和沖擊強度實驗器等。

          2.2 實驗原材料

          原材料有:聚酯樹脂-1、聚酯樹脂-2、聚酯樹脂-3、聚酯樹脂-4、環氧樹脂E-12、促進劑-1(咪唑類)、促進劑-2(咪唑啉)、促進劑-3(鎓鹽)、鈦白粉R940、沉淀硫酸鋇、流平劑、分散劑、除氣劑和其它助劑等。

          2.3 實驗辦法

          按粉末涂料的配方稱量,以一般粉末涂料的制造辦法,經過熔融擠出破壞過篩(180 目)制得粉末涂料。

          然后測定粉末涂料的膠化時間和熔融水平流動性,在0.5 mm 的冷軋鋼板上經靜電噴涂后別離于180 ℃、190 ℃,200 ℃固化15 min,檢測涂膜性能。

          3 成果與評論

          3.1 不同促進劑對同一聚酯環氧粉末涂料性能的影響

          選擇促進劑-1、促進劑-2、促進劑-3,別離與聚酯樹脂-1 和環氧樹脂E-12 制造聚酯環氧粉末涂料。不同促進劑對聚酯環氧粉末涂料與涂膜性能的影響實驗成果見表1。

            

          1 實驗結果闡明,不同促進劑種類對同一種聚酯環氧粉末涂料的膠化時刻、熔融流平性、涂膜的光澤和沖擊強度有不同的影響,特別是對冷凍后的涂膜沖擊強度影響不同較大。

          這是由于不同促進劑的結構不同,催化的機理也不同,所以促進作用也不同。因此根據粉末涂料與涂膜功能的要求挑選合適的促進劑種類是很有必要的。

          3 種不同促進劑配制的粉末涂料和無促進劑(空白)的粉末涂料分別在180 ℃、190 ℃、200 ℃固化15min,比較涂膜色差(ΔE)的變化情況,其實驗結果見表2。

           
          2 實驗成果說明,無論是以加促進劑的180 ℃烘烤固化的樣板為規范,還是以沒有加促進劑的180℃烘烤固化的樣板為規范,促進劑-3 的色差最小。

          因此從涂膜的耐變色性和耐熱性考慮,選擇促進劑-3 是比較好的。

          3.2 同一促進劑對不同聚酯樹脂環氧粉末涂料的影響

          選擇促進劑-3,用不同廠家生產的聚酯樹脂-1、聚酯樹脂-2、聚酯樹脂-3、聚酯樹脂-4 別離制造聚酯環氧粉末涂料,對粉末涂料與涂膜的功能影響進行比較,其實驗成果見表3。

           

          從表3 實驗成果可知,促進劑-3 以同樣的用量與不同廠家的聚酯樹脂制造聚酯環氧粉末涂料時,對粉末涂料的膠化時刻有影響,但影響不太大,對粉末涂料的熔融水平流動性的影響較大。

          這是由于聚酯樹脂的生產廠家在規劃聚酯樹脂的活性時,考慮到粉末涂料的烘烤固化條件設定在180 ℃、15 min。

          所以各廠之間的聚酯樹脂的活性和膠化時刻的不同不會很大,可是各廠家運用的原材料不同,樹脂結構有不同,熔融黏度不同較大,使粉末涂料的熔融水平流動性的不同也較大。

          用這種促進劑的粉末涂料,在180 ℃、190 ℃、200℃不同溫度下烘烤固化15 min 時,涂膜的光澤不同很大,但對涂膜在常溫下的沖擊強度沒有顯著的影響,然而對冷凍下的沖擊強度是有必定影響的。

          這一實驗成果說明,同一種促進劑對不同廠家的聚酯樹脂制造的粉末涂料與涂膜功能的影響有很大的區別,所以必須通過不同聚酯樹脂和促進劑之間的比較實驗來選擇最佳的聚酯樹脂與促進劑之間的匹配。

          別的,同一種促進劑對于不同廠家的聚酯樹脂制造聚酯環氧粉末涂料涂膜色差的影響來說,以無催化劑的粉末涂料180 ℃、固化15 min 的涂膜為規范;

          有促進劑-3 的不同聚酯樹脂粉末涂料分別在180 ℃、190 ℃、200 ℃固化的涂膜的色差(ΔE)進行比較時,相對比較起來聚酯樹脂-4 的色差最小、涂膜耐熱性最好。

          而聚酯樹脂-2 的色差最大、涂膜耐熱性最差,其涂膜耐熱性的好壞次序如下:

          聚酯樹脂-4>聚酯樹脂-1>聚酯樹脂-3>聚酯樹脂-2

          根據涂膜的耐熱性和色差的要求,選擇好聚酯樹脂種類或者促進劑種類也是規劃粉末涂料配方的重要問題。

          3.3 不同促進劑用量對聚酯環氧粉末涂料的影響

          選擇促進劑-3,與聚酯樹脂-2、聚酯樹脂-3 和聚酯樹脂-4 分別以不同的用量制造粉末涂料,對涂膜的功能進行測試,實驗成果見表4 ~ 6。

           


          4 實驗成果闡明,跟著配方中促進劑用量的添加,粉末涂料的膠化時刻顯著縮短,熔融水平流動性也有變小的傾向,并且對涂膜的冷凍沖擊功能也有一定的影響,用量在0.40 g 時其功能最好。

          另外,在一定用量范圍內,促進劑對涂膜的沖擊強度沒有顯著的影響,對涂膜光澤的影響也沒有顯著的規則。

          5 實驗成果闡明,跟著配方中促進劑用量的添加,粉末涂料的膠化時刻顯著縮短,熔融流動性也顯著變小,但對涂膜的光澤、沖擊強度、冷凍沖擊強度的影響沒有顯著的不同。

           

           

          6 實驗成果闡明,跟著配方中促進劑用量的添加,粉末涂料的膠化時間顯著縮短,熔融水平流動性也顯著變小,并且對涂膜的冷凍沖擊功能也有一定的影響,用量在0.40 g 時其功能最好。

          另外在一定用量范圍內,對涂膜光澤和沖擊強度沒有顯著的影響。

           


          4 ~ 6 的實驗結果都闡明,一般在聚酯環氧粉末涂料系統中,隨著促進劑用量的添加,粉末涂料的膠化時刻縮短,熔融水平流動性也有變小的傾向。

          因此,添加和調整促進劑的用量可以調整粉末涂料的烘烤時刻和溫度,并且對防止涂膜流掛等問題是很有效的。

          在上述實驗中,對涂膜的光澤和沖擊強度的影響并不顯著,可是對涂膜的冷凍沖擊強度的影響比較顯著。

          因此根據用戶對粉末涂料和涂膜功能的要求,挑選最佳促進劑種類和用量是粉末涂料配方規劃的重要內容之一。

          4 結語

          在用同一種聚酯樹脂與不同種類的促進劑制造的聚酯環氧粉末涂料系統中,不同促進劑種類對粉末涂料的膠化時刻和熔融水平流動性有一定的影響。

          對涂膜的沖擊強度,特別是冷凍沖擊強度的影響更大,并且在不同溫度下烘烤固化時對涂膜色差的影響也有顯著不同。因此,有必要挑選適宜的促進劑種類。

          在用同一種促進劑與不同廠家聚酯樹脂制造的聚酯環氧粉末涂料系統中,聚酯樹脂種類對粉末涂料的膠化時刻有一定的影響,對熔融水平流動性影響更大;

          別的對涂膜冷凍沖擊強度影響和不同溫度下烘烤時涂膜色差的影響也較大。因此,有必要挑選適宜的樹脂種類匹配。

          在用同一種聚酯樹脂與不同用量的同一種促進劑制造聚酯環氧粉末涂料系統中,隨著促進劑用量的添加粉末涂料的膠化時刻有顯著縮短,熔融水平流動性也有變小的傾向。

          雖然對涂膜的光澤和沖擊強度沒有顯著的影響,可是對涂膜冷凍沖擊強度有顯著的影響。因此,有必要考慮挑選適宜的促進劑用量。

          總而言之,為了得到具有適宜的反應活性、優秀的涂膜機械功能(特別是冷凍下的沖擊強度)和耐熱性好(色差?。┑木埘キh氧粉末涂料,有必要挑選好促進劑的種類和用量,還要挑選好聚酯樹脂的種類相匹配。

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