1、前言
粉末涂料是不含溶劑、平均粒徑在35微米,通過靜電噴涂后烘烤成膜的一類環(huán)保涂料。主要應用在家電、鋼制門窗、金屬箱體等工件上。隨著粉末涂料的市場不斷地開拓和滲透,粉末涂料的生產商更加注重涂膜缺陷的消除,提高涂膜平整度,降低涂料固化溫度(節(jié)能),要想達到這些,都與選擇好合適的固化劑有關。
2、原料部分
2.1 固化劑制備
固化劑通過氣流粉碎設備,在多股高壓氣流的交匯點處使得物料被反復碰撞、磨擦、剪切而粉碎,受機械剪切力作用影響,作用于顆粒的機械能將使顆粒的結晶結構不斷破壞,晶格應變和晶格擾亂增大,反應物的活性增強,最終導致反應速率常數(shù)顯著增大。利用機械方法通過強烈機械作用有目地的對粉體表面進行激活,增加與基體的相容性和潤濕性,提高它在基體中的分散性,增強與基體的界面結合力,達到粉體表面改性的目的。
2.2 主要原料
環(huán)氧樹脂,工業(yè)品E-12,環(huán)氧值0.12
聚酯樹脂,工業(yè)品P9337,酸值32
改性環(huán)氧固化劑,自制(環(huán)氧固化劑381改性制得)
改性聚酯固化劑,自制(聚酯固化劑317改性制得)
鈦白粉(銳鈦型),工業(yè)品
沉淀硫酸鋇,工業(yè)品
催化劑,工業(yè)品
(固化劑性能指標見表一)
2.3 對比分析
激光粒度儀是利用顆粒對光的散射(衍射)現(xiàn)象測量顆粒大小,即光在進行過程中,遇到顆粒(障礙物)時,會有一部分偏離原來的傳播方向,顆粒尺寸越小,偏離量越小。通過利用激光粒度儀對固化劑改性前后粒徑大小的進行測定,測定結果如表2。
由表2可知,固化劑通過改性后,固體比表面積明顯增大,粒徑明顯減小。
3、試驗設備
3.1 試驗設備
氣流粉碎機(固化劑制備)、歐美克SCF-106型激光粒度分析儀、沖擊儀、彎曲試驗儀、雙螺旋擠出機、靜電噴槍、恒溫烤箱
3.2 試驗配方
3.2.1 實驗基本配方
3.2.2 試驗所用配方
3.3 粉末涂料漆膜的制備
將所得的配方預混合后,經熔融擠出、粉碎、過篩,然后噴涂到馬口鐵上,分別在烤箱中進行不同溫度和時間的烘烤固化,即得到樣板。
3.4 表征方法
涂膜的制備根據(jù)GB/T 1727—1992《漆膜一般制備方法》進行;漆膜耐沖擊性按GB/T1732—1993《漆膜耐沖擊測定方法》測定;漆膜柔韌性按GB/T 1731—1993《漆膜柔韌性測定方法》測定;漆膜附著力按GB/T 9286—1998規(guī)定進行。
4、結果與討論
將配方1、2、3、4、5、6分別進行180℃*17min、190℃*10min、190℃*15min、200℃*20min的固化,所得到的結果如下表所示。
注:按GB/T 1731-1993《漆膜柔韌性測定法》測涂膜柔韌性。1級:軸棒35mm*10mm*(1±0.1)mm,曲率半徑(0.5±0.1)mm;2級:軸棒35mm*10mm*(2±0.1)mm,曲率半徑(1±0.1)mm;軸棒35mm*10mm*(3±0.1)mm,曲率半徑(1.5±0.1)mm;下同
從表6可知,配方1、3在180℃*17min條件下涂膜沖擊強度不高、柔韌性非常差,其原因是環(huán)氧固化劑在此條件下不和環(huán)氧樹脂固化,而配方2在此條件沖擊強度過50,柔韌性很好,其性能明顯優(yōu)于配方3(添加化學活性劑后的固化劑)。
結合表7來看,環(huán)氧固化劑當溫度達到200℃*15min時,固化劑同環(huán)氧樹脂開始固化,其沖擊強度過50,而改性后的環(huán)氧固化劑沖擊強度為40,但柔韌性同配方3,這可能是由于烘烤時間溫度過高而導致的。
從表6和表7比較而知,改性后的環(huán)氧固化劑能縮短其固化時間,效果比改性前加了催化劑的配方效果還要好。同時還發(fā)現(xiàn),環(huán)氧改性前后對涂膜的外觀有明顯改變,無論是在180℃還是200℃,其流平效果都好于改性前的涂膜效果。
這是由于環(huán)氧固化劑的熔點高達200℃以上,在此熔融溫度下環(huán)氧樹脂已快速固化,因此固化劑和環(huán)氧的混合式以前者懸浮分散的方式實現(xiàn)。環(huán)氧固化劑的相對密度大于環(huán)氧樹脂,其粒徑大小和固化速度有著密切的關系。改性后的環(huán)氧固化劑有效的降低該固化體系溫度,提高固化速率和分散性,從而縮短固化時間,改善涂膜的流平性。
從表8、9對比可知,改性后的聚酯固化劑在180℃就能完全固化,其固化溫度明顯低于改性前加催化劑后的固化劑固化溫度,這是由于固化劑通過物理改性后,粉體表面被激活,其活性增加,表面活性點或活性基團的活性能明顯降低,使之固化效果比添加化學活性劑效果要好;再者,固化劑粒徑減小后,其與聚酯的分散性提高,同聚酯界面的結合能力增強。
從表6、8來看,固化劑改性后,不同粉末涂料涂膜的表面情況都有所改善,其表面光澤增高。綜合表6、7、8、9可看得出來,改性后固化劑的固化溫度都明顯低于該性前加化學活性劑的固化劑的固化溫度。
5、結語
在粉末涂料中,固化劑粒徑大小對粉末涂料的固化溫度和涂膜表面情況有明顯影響。微粒徑固化劑能明顯提高粉末涂料機械性能,更有利于粉末涂料的固化。不僅低溫固化節(jié)約了加熱的能耗,而且提高涂膜一系列的防護性能,如附著力、耐腐蝕性、耐候性等。
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