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  • 超支化树脂改性UV固化粉末涂料

  • 内容出处:http://www.sdhysf.com时间2013-11-16 02:02作者admin浏览次数
摘要:本文将超支化树脂(HBP)与UV固化粉末涂料相结合,研究了超支化 树脂对该涂料的树脂体系玻璃化温度、流变性能及涂膜各项物理性能的影响. 结果表明:添加改性与未改性超支化树脂都能降低树脂体系的玻璃化温度,改 性超支化树脂不影响体系的流变性能及涂膜性能,未改性超支化树脂可以降低 体系粘度但使涂膜性能变差. 关键词:UV固化;粉末涂料;超支化树脂 在全世界对环境保护日益关注的大环境下,新型环 保型UV固化粉末涂料因其无污染、涂膜性能优异而受 到极大的关注.这种涂料固化温度低,熔融与固化分为 两个明显的阶段,使涂膜有充分的时间熔融流平,可获 得良好的表观性能,完全弥补了热固性粉末涂料的缺 点,不仅可用于金属材料还可用于各类热敏材料(如木 材、MDF板、塑料等),大大拓宽了粉末涂料的应用范 围U’2]但它要求所用树脂有较低的玻璃化温度,在较低 温度下有较好的流平性,这对于常用的线性聚合物树脂 类型来说是较难实现的,而新型树脂超支化树脂正好有 低温高流动性的特点,因为超支化树脂由ABx支臂原料 反应而成,最终形成具有众多端基的聚合物[3].其结构 示意图如图1所示. 因具有这种特殊结构,超支化树脂不存在临界分子 量,分子间没有链缠结,因而具有较线形聚合物低很多的粘度.而且因为它有众多端基, 在终端带上具有反应活性的基团便可具有很高的反应活性,而且带上不同的基团可具有 不同的性能,可塑性很高[4,5].所以我们试图通过添加超支化树脂来改善UV固化粉末涂 料的性能以获得良好的应用效果. 本文合成了超支化聚合物,并通过改性在合成的超支化聚合物终端接上反应性基 团,研究了改性与未改性超支化树脂及其含量对UV固化粉末涂料性能的影响,对超支 化树脂用于UV固化粉末涂料进行了有益的探索. 1实验部分 1.1实验原料 二乙醇胺,分析纯(北京益利精细化学品公司);二月桂酸二丁基锡,化学纯(北京化 工三厂);三羟甲基丙烷,工业品(北京东方化工厂);丙烯酸甲酯,化学纯(北京市朝阳区 旭东化工厂);甲苯-2,4-二异氰酸酯(TDI),化学纯(天津化学试剂厂);丙烯酸-卩-羟乙酯 (HEA),工业级(北京东方化工厂).树脂Uvecoat 3000(上海优西比特种化工有限公司); 光引发剂Irgacure 651和Irgacure 2959(瑞士汽巴精细化学品有限公司). 1.2超支化树脂(HBP)的合成 1.2.1单体N,N-二羟乙基-3-胺丙酸甲酯的合成 在接有氮气保护与冷凝管、机械揽拌的四口烧瓶中,加人定量二乙醇胺和甲醇,打开 揽拌.室温下滴人丙烯酸甲酯,通氮气保护,反应0.5 h后,缓慢升温至设定温度,反应 4 h,后抽真空1 h,冷却出料.反应方程式如下: 1.2.2超支化聚酯的合成 在接有氮气保护与分水器、冷凝管、机械搅拌的四口瓶中,加人核组分三羟甲基丙 烷,升温至110—120 t:,滴加3倍摩尔单体(含催化剂),反应3 h,后抽真空1 h.再加人6 倍摩尔单体,反应同上,4 h后冷却出料.反应方程式如下: 1.3光固化实验 称取一定量树脂Uvecoat 3000,加入不同种类及不同含量的HBP及相同量的光引发 剂Irgacure 651和Irgacure 2959及助剂,熔融混合均匀后冷却粉碎成细粉,涂于基材,在 120 X:下充分溶融流平,再用1 kW高压汞灯以80 W^m—1照度的紫外光照射固化. 1.4 DSC测定 对UV固化粉末涂料用树脂及分别含10%改性和未改性HBP的混合物做了 DSC测 定.采用美国PERKIN ELMER公司功率热补偿型扫描量热仪,升温范围:-20—150 t:; 升温速率:10.00 t:/min, 1.5流变性能测定 对分别加入含量为5%、10%、15%改性和未改性HBP的树脂Uvecoat 3000的流变 性能进行了测定.采用英国INSTRON 3211毛细管流变仪,实验温度:120 t:;柱塞速度: 0.06,0.2,0.6,2.0,6.0,20 cm/min. 1.6涂膜物理性能测定 光泽度按GB9754,硬度按GB 6739-86规定的硬度铅笔测定法,附着力按漆膜划格 试验法.所用仪器:QZX-60型镜向光泽计(天津市建筑试验机公司);QHQ型涂膜铅笔划 痕硬度仪(天津市材料试验机厂). 2实验与讨论 2.1 HBP对UV固化粉末涂料用树脂玻璃化温度(Tg)的影响 由表1可看出,添加10%改性与未改性超支化聚酯都使原树脂玻璃化温度下降,且 下降幅度相近.这是因为超支化树脂为短链支状结构,添加入树脂中起到增塑作用,从而使树脂玻璃化温度下降.而且改性超支化树脂是在原超支化树脂末端接上具有反应活性 的官能团,对其分子结构及链长无太大影响,所以加人同含量改性与未改性超支化树脂, 原树脂玻璃化温度下降均为4 1C左右. 2.2 HBP对涂料用树脂流变性能的影响 在UV固化粉末涂料用树脂中添加改性与未改性树脂各5%、10%、15%进行流变性 能测定,得到表观粘度-剪切速度关系图.由图3、图4可看出,添加改性超支化树脂对体 系流变性能无多大影响,而加人未改性超支化树脂,当含量为5%、10%时原体系粘度稍 显下降,含量为15%时体系流变性能得到了较好的改善.这可能是因为原树脂分子量比 较低,且与改性超支化树脂的分子量比较接近,分子间链缠结现象不是十分严重,所以超 支化树脂的优势不能充分体现出来,而未改性超支化树脂分子量比原树脂低得多,支链 多且短,分子间因无链缠结而相对运动容易.所以当其添加量达到一定程度时能较好地 改善树脂的流变性能.
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