王合情 ,孫 凝,談 威
(1.常州華日新材有限公司,江蘇常州 213127;2.青島科技大學(xué),山東青島 266061)
膩?zhàn)佑址Q原子灰,通常由不飽和聚酯樹脂、填料、助劑等組成,其中不飽和聚酯樹脂一般需要有一定的氣干性,易打磨,與底材附著力好,與上層涂料配套性好等特點(diǎn)。近年來,隨著人們環(huán)保意識(shí)的明顯增強(qiáng),以及國(guó)家法律法規(guī)對(duì)環(huán)保要求日趨嚴(yán)格,在涂料涂裝領(lǐng)域,環(huán)境污染嚴(yán)重的傳統(tǒng)溶劑型涂料涂裝工藝已經(jīng)不適應(yīng)新時(shí)代的發(fā)展。粉末涂料作為一種相對(duì)環(huán)保的涂料產(chǎn)品,其涂裝工藝一般采用自動(dòng)化靜電噴涂,可有效減少“三廢”,得到國(guó)家政策鼓勵(lì)和應(yīng)用市場(chǎng)的歡迎[1]。粉末涂料涂裝后一般需要經(jīng)過3個(gè)階段的后固化工藝,在第3階段,固化溫度達(dá)到200 ℃以上,最高可達(dá)230 ℃[2]。在固化工藝中,除了粉末涂料本身存在諸如附著力、耐沖擊性及吸附性較差的弊病外,一些工件在前處理時(shí),常常要用膩?zhàn)舆M(jìn)行填補(bǔ)、找平,而這些膩?zhàn)訉佑捎谀蜏匦圆粔?,常常?huì)引起漆膜鼓泡、脫層、附著力差等問題。隨著粉末涂料的大量應(yīng)用,此類問題突顯。為了配套粉末涂料的發(fā)展應(yīng)用,開發(fā)適合粉末涂料工藝的膩?zhàn)踊蛘吣佔(zhàn)佑貌伙柡途埘渲苡幸饬x[3]。
本研究主要從膩?zhàn)有阅艿闹饕绊懸蛩亍伙柡途埘渲慕嵌瘸霭l(fā),研究不同類型的不飽和聚酯樹脂對(duì)膩?zhàn)踊拘阅芤约澳蜏匦缘挠绊?,以期能夠?yàn)槟佔(zhàn)涌蛻暨x用合適的樹脂提供參考。同時(shí)針對(duì)粉末涂料的固化工藝,初步探究膩?zhàn)庸袒に噷?duì)粉末涂料漆膜弊病的影響。
乙二醇(EG)、丙二醇(PG),陶氏化學(xué)(上海)有限公司;二乙二醇(DEG),沙伯基礎(chǔ)(上海)商貿(mào)有限公司;三乙二醇(TEG)、納迪克酸酐(NDA),波林化工;富馬酸(FA),常茂生物化學(xué)工程股份有限公司;膩?zhàn)佑貌伙柡途埘渲–N-H-1026、CN-H-1068、CN-H-1061),市售;鈷類促進(jìn)劑(RP-136)、胺類促進(jìn)劑(RP-191),常州華日新材有限公司;苯乙烯,新陽科技集團(tuán)有限公司;325目(44 μm)滑石粉,無錫鳳陽粉體廠;鈦白粉(TiONA?595),科斯特美禮聯(lián);阻聚劑,無錫恒輝化工;潤(rùn)濕分散劑BYKW980,德國(guó)畢克化學(xué);膩?zhàn)庸袒郈HPO;測(cè)試板(馬口鐵板、鍍鋅板、鋼板)。
四口燒瓶、攪拌器、加熱套、電子天平,托利多公司;錐板黏度計(jì),博勒飛;烘箱,上海試驗(yàn)儀器廠;高速攪拌器,上?,F(xiàn)代儀器廠;馬弗爐、膩?zhàn)庸瓮科?、漆膜沖擊試驗(yàn)機(jī)、附著力測(cè)試劃格器、柔韌性漆膜測(cè)試儀,天津偉達(dá)試驗(yàn)機(jī)廠。
將配方量的二元醇、二元酸投入到帶攪拌器的四口燒瓶?jī)?nèi),通氮?dú)?,開動(dòng)攪拌,加熱至205 ℃反應(yīng),控制酸值和黏度,反應(yīng)至終點(diǎn)固體酸值14.0~22.0 mgKOH/g,錐板黏度500~600 mPa·s(120 ℃,2#轉(zhuǎn)子,900 r/min)時(shí),降溫至120 ℃以下,用苯乙烯稀釋,加入適量阻聚劑,得到不飽和聚酯樹脂A,備用。
按表1配方分別配制膩?zhàn)?,稱取一定的樹脂,加入潤(rùn)濕分散劑BYKW980、阻聚劑、鈷類促進(jìn)劑RP-136,其中膩?zhàn)?采用胺類促進(jìn)劑RP-191,攪拌均勻,加入填料,用高速分散機(jī)于2 000 r/min分散30 min,加入少量苯乙烯調(diào)整稠度,備用。
表1 膩?zhàn)咏M成Table 1 Putty composition 單位 :g
取100 g配制好的膩?zhàn)?,加? %膩?zhàn)庸袒啵–HPO),用刮刀攪拌均勻,用膩?zhàn)庸瓮科髟诒′摪迳戏謩e制備3 mm和5 mm的膩?zhàn)訉印?/p>
干燥時(shí)間:按GB/T 1728—2008《漆膜、膩?zhàn)幽じ稍飼r(shí)間測(cè)定法》進(jìn)行測(cè)定;打磨性:按GB/T 1770—2008《涂膜、膩?zhàn)幽ご蚰バ詼y(cè)定法》進(jìn)行測(cè)定;抗沖擊性:按GB/T 1732—1993《漆膜耐沖擊性測(cè)定法》進(jìn)行測(cè)定;柔韌性:按GB/T 1748—1979《膩?zhàn)幽と犴g性測(cè)定法》進(jìn)行測(cè)定;附著力:按GB/T 1720—1979《漆膜附著力測(cè)定法》進(jìn)行測(cè)定;耐熱性:按GB/T 1735—2009《色漆和清漆 耐熱性測(cè)定》進(jìn)行測(cè)定。
膩?zhàn)佑貌伙柡途埘渲话阋缶哂幸欢ǖ臍飧尚裕ㄓ欣诖蚰ィ?,以及與底材和上層漆膜的附著力好。采用不同類型的氣干性單體合成的不飽和聚酯樹脂對(duì)膩?zhàn)拥男阅苡绊懨黠@,直接影響到膩?zhàn)拥拇蚰バ?、柔韌性、耐沖擊性和附著力。表2比較了不同類型氣干性單體的不飽和聚酯樹脂的理化性能和涂膜性能。
表2 幾種膩?zhàn)佑貌伙柡途埘渲男阅躎able 2 Properties of several unsaturated polyester resins for putty
由表2可見,CN-H-1061(四氫苯酐型)的表干性最差,CN-H-1026(DCPD型)的柔韌性最差。CN-H-1068(烯丙基醚型)的表干性和柔韌性與樹脂A相當(dāng)。
一般膩?zhàn)邮┕すに囀浅卣{(diào)制、刮涂,經(jīng)常溫干燥后,打磨處理,再進(jìn)行后道工序,因此其常溫下的性能,如表干性、打磨性、柔韌性和附著力很重要。表3是幾種不飽和聚酯膩?zhàn)釉诔貤l件下的性能比較,其中膩?zhàn)?、2、3、4是采用有機(jī)酸鈷類促進(jìn)劑,經(jīng)過氧化環(huán)己酮(CHPO)引發(fā)固化,而膩?zhàn)?是采用胺類促進(jìn)劑,經(jīng)過氧化苯甲酰(BPO)引發(fā)固化。
表3 幾種不飽和聚酯樹脂膩?zhàn)釉诔貤l件下的基本性能Table 3 Basic properties of several unsaturated polyester resin putty at normal temperature
由表3可以看出,膩?zhàn)?和膩?zhàn)?的綜合性能最優(yōu),而膩?zhàn)?和膩?zhàn)?雖然是同一種樹脂,但由于采用不同的引發(fā)促進(jìn)體系,性能有一定的差異。膩?zhàn)?采用有機(jī)酸鈷類促進(jìn)劑,打磨性較好,而膩?zhàn)?采用胺類促進(jìn)劑,打磨性不佳。這主要是由于有機(jī)酸鈷類促進(jìn)劑對(duì)不飽和聚酯樹脂有較好的催干作用,而胺促進(jìn)體系使樹脂表干效果不佳,特別是受濕度影響明顯。
對(duì)于粉末涂裝工藝來說,較高的后固化溫度往往是必須的。這就要求工件能夠耐高溫,用于工件修補(bǔ)的膩?zhàn)右脖仨毮透邷?,一般溫度可達(dá)150 ℃以上,而耐230 ℃高溫是比較苛刻的條件。表4比較了幾種膩?zhàn)釉诟邷兀?30 ℃)條件下的性能。
表4 幾種不飽和聚酯樹脂膩?zhàn)釉诟邷兀?30 ℃)條件下的性能Table 4 The properties of several unsaturated polyester resin putty at high temperature(230 ℃)
由表4可以看出,膩?zhàn)訉釉诮?jīng)過230 ℃后都發(fā)生了變色;膩?zhàn)訉拥娜犴g性和耐沖擊性都會(huì)變差,僅樹脂A配制的膩?zhàn)?和膩?zhàn)?耐溫性較好;膩?zhàn)优c底材的附著力也變差了,膩?zhàn)?與鋼板、鍍鋅板和馬口鐵板都發(fā)生了脫層,膩?zhàn)?和膩?zhàn)?與鍍鋅板和馬口鐵板都發(fā)生了脫層,膩?zhàn)?和膩?zhàn)?與馬口鐵板發(fā)生了脫層。
由于在粉末涂料工藝中,膩?zhàn)訉右话愠毓袒?,打磨,然后噴涂粉末涂料,再進(jìn)行漆膜后固化,后固化溫度有時(shí)可達(dá)230 ℃。目前經(jīng)常遇到的問題是單獨(dú)膩?zhàn)訉幽蜏匦詼y(cè)試時(shí)可以達(dá)到230 ℃的要求,但在噴涂粉末涂料后,漆膜經(jīng)高溫后固化時(shí),漆膜表面出現(xiàn)鼓泡、脫層、氣孔等弊病,已排除粉末涂料本身的問題。為此,本試驗(yàn)設(shè)計(jì)了膩?zhàn)訉咏?jīng)不同固化溫度處理后,再噴涂粉末涂料并進(jìn)行高溫后固化的試驗(yàn),選用膩?zhàn)?和4進(jìn)行測(cè)試,觀察漆膜性能。表5是膩?zhàn)訉咏?jīng)不同固化溫度處理后的粉末涂料漆膜性能的比較。
表5 膩?zhàn)訉硬煌袒瘻囟葘?duì)粉末涂料漆膜性能的影響*Table 5 The effect of different curing temperature of putty layer on properties of powder coatings film
由表5可以看出,當(dāng)膩?zhàn)訉咏?jīng)過80 ℃和120 ℃的固化處理后,其對(duì)粉末涂料的漆膜弊病改善明顯,這說明膩?zhàn)訉拥墓袒潭葧?huì)影響漆膜外觀性能。另外,經(jīng)過中高溫的固化處理,膩?zhàn)訉拥木C合性能都會(huì)提高,因此筆者認(rèn)為,在粉末涂料工藝中有必要增加膩?zhàn)訉拥闹懈邷毓袒幚怼?/p>
由不同類型氣干性單體合成的不飽和聚酯樹脂對(duì)膩?zhàn)拥拇蚰バ院团c底材附著力有較大影響。隨著粉末涂料市場(chǎng)的擴(kuò)大,粉末涂料用膩?zhàn)有枨笠矔?huì)增加,其對(duì)耐溫性要求較高。本研究由氣干單體納迪克酸酐合成的膩?zhàn)訕渲珹,韌性好,耐溫性好,而且膩?zhàn)訉咏?jīng)過中高溫固化處理后,粉末涂料涂層不易出現(xiàn)漆膜弊病。