丙烯酸树脂及其在粉末涂料中的应用
2021丙烯酸树脂在涂料行业中的应用探析范文2

2021丙烯酸树脂在涂料行业中的应用探析范文 涂料论文(精选10篇)之第六篇 摘要:简述丙烯酸树脂不同分类条件下的品种种类,分析不同类别丙烯酸树脂的自身优缺点, 最后一一罗列丙烯酸树脂在涂料行业中的应用情况。
关键词:涂料,丙烯酸树脂,分类与应用 丙烯酸树脂是丙烯酸、甲基丙烯酸及其衍生物聚合物的总称,该树脂种类十分的丰富, 单按生产方式分类就可以分为乳液聚合、悬浮聚合、本体聚合三大种类, 此外还可以按照成膜机理和分散介质进行分类。
丙烯酸树脂种类繁多、性能丰富多样, 在涂料行业中运用非常广泛。
1丙烯酸树脂的分类 1.1按生产方式 从生产方式上分类,丙烯酸树脂可以分为乳液聚合、悬浮聚合、本体聚合等, 不同生产方式生产出来的树脂性质和用途都不尽相同[1]。
乳液聚合生产法生产过程要求较高, 它是通过单体、引发剂及蒸馏水一起反应聚合而成, 乳液聚合丙烯酸树脂固体含量和水含量各占一半比列, 是一种环保型产品;悬浮聚合生产出来的产品为固体树脂, 该生产工序较为复杂, 生产过程必须严格控制, 任何一个环节的误差都会造成产品品质异常;本体聚合是目前丙烯酸树脂生产方式中生产效率最高的一种生产工艺, 该工艺生产的丙烯酸树脂纯度高, 稳定性好, 不足之处就是对溶剂的溶解性不强。
1.2按结构和成膜机理 热塑性树脂和热固性树脂是根据丙烯酸树脂不同的树脂结构和成膜原理划分的两个品种。
热塑性丙烯酸树脂属于非反应型涂料,生产原料包含丙烯酸、甲基丙烯酸及其衍生物, 其施工之后表面剂挥发后大分子的聚集成膜, 成膜过程不需要发生交联反应;热固性丙烯酸树脂在耐热性、耐水性、耐溶剂性, 耐磨耐划性等性能上更优良, 它以丙烯酸系单体为基本成分, 经交联成网络结构的不熔丙烯酸系聚合物。
热固性丙烯酸树脂运用到涂料生产过程中, 可以适当地添加环氧树脂、聚氨酯树脂等搭配使用, 有效降低生产成本。
由于热固性丙烯酸树脂生产的涂料具有良好的耐候性、耐溶剂等性能, 目前在汽车、自行车、卷钢等领域广泛运用。
丙烯酸消光透明粉末涂料研究

丙烯酸消光透明粉末涂料研究丙烯酸消光透明粉末涂料研究通过丙烯酸消光得到透明度高白度好的光泽度低的透明涂料,继而选取环氧丙烯酸消光透明涂料配方进行改进,克服丙烯酸与聚酯树脂相容性差的缺点,得到涂层表面效果好,机械性能良好的涂料。
1、引言丙烯酸(酯)在涂料行业中应用很广泛,尤其是在水性涂料中,因为丙烯酸涂料具有优异的耐候性,且防腐性能不错,装饰性能强。
但在粉末涂料中,丙烯酸(酯)的涂料占有的市场份额却是很小的,因为其价格比较高,柔韧性能较差,丙烯酸具有的性能其他低廉的树脂和固化体系也能代替。
但是,丙烯酸树脂的颜色浅,且具有极好的透明度,硬度高,特别适合运用在透明粉末涂料。
丙烯酸可以制得高光泽的涂料,且保光性性很好,国外已经成熟运用到汽车表面罩光,美国通用汽车公司、欧洲汽车公司等采用丙烯酸透明粉末涂料激进型车身罩光,取得很好的效果。
另外,在消光粉末涂料中,丙烯酸参与固化的消光效果也是非常显著的。
由于透明涂料不能用填料消光,且一些消光助剂和消光固化剂在固化过程中会发黄,这些原材料如果应用在透明涂料中对透明度和白度都有影响,所以制作消光透明粉末涂料时树脂和消光剂的选择比较受限制。
然而丙烯酸不仅颜色浅,透明度好,且用丙烯酸消光就能够在不牺牲白度和透明度的前提下得到低光甚至无光的透明涂层。
但是丙烯酸与其他的树脂的混溶性较差,两种树脂混合使用困难,又因为透明涂料配方中几乎没有填料,所以经固化后的涂膜表面很容易一产生裂纹,较难得到平整光滑的涂层。
从理论上考虑,丙烯酸粉末涂料的品种很多,但是由于粉末涂料的贮存稳定性和涂膜的各种性能等原因,这些品种中工业化的耐候性丙烯酸粉末涂料,主要是缩水甘油基丙烯酸树脂用多元羧酸固化体系和羟基丙烯酸树脂用封闭型多异氰酸酯固化体系。
这里我们主要讨论环氧丙烯酸用聚酯树脂固化和羧基丙烯酸用环氧树脂固化体系。
2、实验部分2.1原材料的选择以及实验设备2.1.1原材料的选择环氧丙烯酸、羧基丙烯酸、羧基聚酯树脂、环氧树脂、TGIC以及透明涂料专用流平剂和透气剂2.1.2实验设备双螺杆高排布实验挤出机,工业级咖啡磨,金马枪,电子称,光泽仪以及一般机械性能检测仪器等。
丙烯酸酯聚合物在粉末涂料消光体系中的应用

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丙烯酸树脂的应用新领域

丙烯酸树脂的应用新领域
【最新版】
目录
1.丙烯酸树脂的概述
2.丙烯酸树脂的应用领域
2.1 油漆和涂料
2.2 包衣、缓释和成膜
2.3 丝网印刷油墨
2.4 普通塑料底材涂料及油墨
2.5 金属船舶涂料
2.6 纸张木材涂料
2.7 汽车涂料、金属涂料、维修涂料、木材涂料、商业机器涂料等
3.丙烯酸树脂的优点
3.1 耐腐蚀性
3.2 耐潮湿性
4.丙烯酸树脂的发展趋势
正文
丙烯酸树脂是一种由丙烯酸酯类、甲基丙烯酸酯类及其他烯类单体共聚制成的树脂。
它具有水白透明或淡黄色的外观,广泛应用于各种领域。
丙烯酸树脂的主要应用领域包括油漆和涂料。
丙烯酸树脂制成的油漆主要被用于汽车涂料、金属涂料、维修涂料、木材涂料、商业机器涂料等。
此外,丙烯酸树脂还可作为包衣、缓释和成膜的辅料。
在丝网印刷油墨、各种普通塑料底材涂料及油墨、金属船舶涂料、纸张木材涂料等方面也有
广泛应用。
丙烯酸树脂具有很多优点,如耐腐蚀性和耐潮湿性。
由于这些特性,丙烯酸树脂被广泛应用于商业领域。
例如,丙烯酸树脂可以用作木材的涂料,用于家具和橱柜中板材等。
目前,丙烯酸树脂的发展趋势良好。
随着科技的进步和环保意识的增强,丙烯酸树脂在环保和可持续发展方面将取得更多突破。
高光粉末涂料用丙烯酸树脂的合成及应用

高光粉末涂料用丙烯酸树脂的合成及应用Synthesizing and Application of Acrylic Resins for High Gloss Powder Coatings黄维郭昌沛(南方树脂—广州产协高分子有限公司)摘要:采用溶液聚合法合成了高光泽粉末涂料用羧基型丙烯酸树脂,讨论了各因素对树脂性能的影响,以及涂膜固化和粉末涂料性能。
并将合成的丙烯酸粉末涂料与聚酯粉末涂料性能进行对比研究,结果表明丙烯酸粉末涂料硬度高,耐溶剂性超强,耐水煮性、耐酸碱性、耐候性等优势明显。
1 前言近年来我国粉末涂料行业发展迅速,粉末涂料产量位居世界各国前列,品种逐渐齐全。
丙烯酸树脂是一类高装饰性、高耐候性树脂,具有良好的耐老化性、耐腐蚀性和硬度,机械强度高,保光保色性好,耐磨性优异等特点,据此人们开发了丙烯酸粉末涂料。
GMA型丙烯酸树脂及其粉末涂料已经实现工业化生产,但目前在我国GMA丙烯酸树脂在粉末涂料中主要利用其与羧基聚酯树脂等固化后的消光作用而应用于低光泽工件。
随着丙烯酸粉末涂料应用领域的扩展,有些领域对耐候性好的丙烯酸粉末涂料也提出了新的要求—高光泽。
所以我公司在原有GMA型丙烯酸树脂的基础上开发了羧基型丙烯酸树脂,并与环氧树脂搭配固化,得到了高光泽高耐候性的丙烯酸粉末涂料,大大降低了粉末涂料成本,填补了国内高光泽高性能丙烯酸粉末涂料用树脂空白,为开拓国内丙烯酸粉末涂料市场提供了性价比高的树脂原材料。
2 丙烯酸树脂合成粉末涂料用丙烯酸树脂的固体含量必须大于99%,相对分子质量2500~10000。
我公司采用溶液聚合方法制备丙烯酸树脂,工艺简单稳定,反应转化率、树脂相对分子质量及其分布均易控制,得到的丙烯酸树脂适用于粉末涂料。
2.1 试验原材料合成丙烯酸树脂用的原材料见表1。
2.2 合成工艺在反应容器中加入溶剂、单体、引发剂,在氮气保护下于100~130℃和一定搅拌速度下进行3~6h的自由基聚合反应,聚合完成后除去溶剂,得到固体丙烯酸树脂,编号为AR-8823。
氟化改性丙烯酸树脂及应用新进展

氟化改性丙烯酸树脂的溶解性有所降低,但对氟化(甲基)烯酸共聚树脂,可⽤聚氨酯固化剂常温交联固化,或⽤氨基树脂热交联固化。
如前所述,明显改进了丙烯酸树脂抗沾污性、耐候性及光学性能,扩⼤了丙烯酸树脂涂料的应⽤领域。
由于光学性能好,氟化丙烯酸酯的聚合物可以制辐射固化涂料、光导纤维涂料、战⽃机风挡玻璃涂料等特种涂料。
2.4 烷基醇合成所⽤基本单体氟烷基醇的合成⼯艺较复杂,以调聚法⽣产的全氟烷基碘和四氟⼄烯(TFE)为原料的合成路线为例:式(3)中,(A)可以在发烟硫酸作⽤下⽔解⽣成全氟烷基⼄基醇CF3CF2(CF2CF2)nCH2CH2OH,n可根据需要调节,得到不同链长的氟烷基醇系列产品。
但在合成过程中不可避免会产⽣全氟⾟基衍⽣物,这是禁⽤品种,要在产品和副产物中尽量避免和消除,这⽆疑增加了合成⼯艺的难度和成本。
不同链长的氟化烷基⼄基醇再和(甲基)丙烯酸酯化,⽣成不同链长的氟化烷基醇(甲基)丙烯酸酯,虽在⼯艺上易实现,但增加了⼀道⼯序,从⽽增加了⽣产成本。
在国外⼀些⼤型氟材料公司有正式产品出售,价格均不菲。
3 氟烷基酸直接酯化的技术路线3.1 直接酯化合成氟化丙烯酸酯树脂3.1.1 直接酯化技术路线提出氟烷基醇(甲基)丙烯酸酯技术路线在20世纪80、90年代开始开发,有系列产品,并达到⼯业化推⼴。
但较复杂的合成单体技术及⽣产中严格的安全要求,使合成技术仍掌握在少数国外企业,⼜需要昂贵的氟中间体,使产品成本居⾼不下,影响氟化改性丙烯酸树脂的发展。
为克服上述的不⾜,21世纪初提出了氟烷基酸改性丙烯酸酯树脂的技术路线,即⽤四氟丙酸直接酯化引⼊氟烷基侧链,合成含羟基的丙烯酸共聚物。
四氟丙酸[CHF2CF2COOH(TFPA)]是⽤硫酸酸化四氟丙酸钠(CHF2CF2COONa)⽔溶液,⽤⼄醚萃取后蒸馏分离,制得四氟丙酸是浅⾊透明液体,纯度98%,对应酸值380 mgKOH/g,沸点133℃,原是⽤作化学除草剂的原料,是易得的氟化⼯产品。
简述丙烯酸树脂在涂料行业中的应用

(3)丙烯酸树脂在汽车修补漆应用
随着涂料技术不断发展,近年来丙烯酸涂料中会加入有二异氰酸酯或多异氰酸酯交联的含羟基,也取得了重要突破,这类涂料可以在较低的温度下(如常温或在70与80℃间进行约30分钟低温烘烤)充分固化而形的成膜,其漆膜的硬度与耐久性都比普通的烘漆好。
在工业发达的国家,汽车行业的产量及保有量的60%至90%范围均为轿车所占,所以汽车修补漆领域主要是为轿车的修补漆,轿车的修补漆比例不仅高,而且轿车用的漆比其它货车或公交汽车用漆要求高,轿车多数为私家拥有,好多人也会把它作为一种工艺品来爱护。客车使用的维修漆,至于货车维修漆要求更低,国内通常用醇酸漆、或醇酸调和漆修补客车或货车。
(1)溶剂型丙烯酸脂系建筑涂料
溶剂型丙烯酸脂系建筑涂料具有较好的耐候性、耐擦洗性、耐沾污性能及保色性能;并且助剂含量少,漆膜致密,其综合性能明显优于其它类涂料。氟改性或有机硅改性丙烯酸树脂是高耐候性丙烯酸建筑涂料的代表。由于氟改性丙烯酸树脂价格较高,目前仅处于研究阶段,尚难进行工业推广及应用。而有机硅改性丙烯酸树脂价格适合广大消费者,性能优异,越来越受到建筑涂料领域欢迎。
2.2在建筑涂料行业应用
随着经济的发展,我国城乡的建筑(如住宅小区、商场、公共设施、道路、桥隧)的大量扩展对建筑涂料需求量越大,随之对其品种的拓展需求也大。所以激发了该领域涂料的不断更新,许多新品种及性能好的涂料产品不断涌现在市场中,特别以丙烯酸酯为首选原料的产品获得进一步发展,从而带动了国内丙烯酸酯产量(大于75.9万吨通用酯)高速增长的趋势。
丙烯酸树脂的应用

丙烯酸树脂的应用领域1涂料丙烯酸聚合物乳液和溶液涂料的使用是很不同的,讨论丙烯酸聚合物在这些领域可能被使用之前,首先让我们考虑确定使用涂料的根本原因,使被涂覆的基材免受环境的破坏。
另外其他的原因要取决于最终应用领域。
一旦决定需要一种涂料,那么进一步的要求是显而易见的:涂料必须附着在被涂物表面上,为了装饰和保护表面,涂料必须保持在适当的位置,这种现象称为附着。
另外要考虑的一点是严格按配方制造的水性丙烯酸聚合物的空气中干性。
正如前面所讨论的那样,涂料的所有性能不是通过长的热固化时间,而是通过采用成膜助剂的室温干燥来得到。
在可以使用加热的情况下,通过添加交联剂可以获得耐溶剂性耐用消费品热性涂料。
为了获得应用所需的特性每种使用产品表面要求有些特殊的性能特征:被涂基材的类型和部件使用的方法决定了其性能要求。
显然塑料不需要一种耐腐蚀性涂料,因此为塑料设计的涂料有不同于为金属所设计的涂料的性能要求。
同时,对任何基材都重要的涂料附着力是一个关键特性。
然而,对任何特定基材的附着,对产品的要求完全不同。
对金属附着的材料不能附着在塑料上,为了获得理想的性能,金属用涂料必须显著地不同于塑料或木材用涂料。
因此,每种基材需要设计一种特定的涂料以满足指定的使用要求。
就丙烯酸聚合物在涂料方面的应用研究,将集中讨论五个主要方面:汽车涂料、一般金属用涂料、维修涂料、木材涂料、商业机器涂料。
1.1汽车涂料随着塑料在汽车中的应用不断增多,涂料的使用已经成为当务之急。
涂料塑料以改善耐化学性、耐溶剂性、耐紫外线光、耐磨性以及户外耐用性。
涂料的其他应用包括发电机的搪瓷部分,车身底板以及轿车的表面闭合。
所魂牵梦萦的性能包括耐油脂性、耐用性以及对含有油的金属表面的会着力。
1.2金属用涂料金属汽缸和变压器需要涂料。
对这些涂料的要求包括耐化学性、硬度以及耐蚀性和润湿性。
因为常采用钢,所以重要的是需要有保护金属免受腐蚀的能力。
1.3维修涂料桥梁和贮存箱所需的涂料,在这里,要求涂料具有耐蚀性和耐湿性。
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丙烯酸树脂及其在粉末涂料中的应用一、概述丙烯酸树脂一般指丙烯酸,甲基丙烯酸及其酯,某些乙烯基单体的聚合物。
因为丙烯酸树脂色浅,耐候性优良,不易泛黄,耐热,耐腐蚀,光学性能好,所以广泛用于油漆涂料成膜物。
在溶剂型涂料油漆中,不仅是耐候性室外涂料主要品种,而且还用来改性其他树脂漆提高耐候性,尤其是汽车面漆和顶涂罩光漆,轿车漆中几乎是丙烯酸树脂一统天下。
在水分散性涂料中,丙烯酸乳液也是唯我独尊。
但是在粉末涂料中,丙烯酸树脂用量大大低于环氧树脂和饱和聚酯树脂,甚至不如聚氨酯树脂。
不过另一方面,在粉末涂料功能性助剂中,丙烯酸树脂是其他树脂都无可匹敌的,用量虽少,但使用广泛,可以说粉末涂料配方中几乎处处寻觅到丙烯酸树脂的身影。
丙烯酸树脂,环氧树脂与聚酯树脂之间的差异何在?从大分子聚合物的生成过程来看,有很大不同。
粉末涂料用的环氧树脂是由双酚A与环氧氯丙烷不断开环,闭环,一个接一个地增长,生成聚合物。
聚合物聚合过程中的反应官能团即是聚合物最终产物的官能团,而且活性官能团是在聚合物的端部(羟基不参加热固性粉末涂料的反应)。
粉末涂料用饱和聚酯树脂,是多元醇的羟基与多元酸的羧基不断酯化,一个接一个增长。
聚合过程的官能团也是聚合物最终产物的官能团,而且活性官能团也是在聚合物的端部。
但是丙烯酸树脂不同,丙烯酸树脂生成过程是丙烯酸树脂单体双键的自由基聚合。
而对于粉末涂料有关的官能团是丙烯酸单体侧链上的活性基团,也就是说与粉末涂料相关的官能团不参加树脂的生成聚合过程。
而且被单体带到分子链上去的,也就是说如果单体除双键以外没有其他官能团,则该丙烯酸树脂是热塑性的。
其二,聚合过程最终链终止时端基有可以是死端(deadend having no functional groups),而不是分支官能团。
其三,与粉末涂料相关的活性官能团的位置要由带该活性官能团单体是如何聚合在大分子链上的,也就是多单体之间竞聚率,以及单体相对浓度决定。
往往活性官能团单体是无序进入分子链的分支。
从丙烯酸树脂的非化学特征来讲,其表面张力较环氧树脂与聚酯树脂却小,容易向表面渗透迁移,而且因为表面张力差较大,因此与环氧树脂与聚酯树脂的相容性差。
从经济价格上看,丙烯酸树脂单体价格一般却比环氧树脂或聚酯树脂价格高。
二热塑性丙烯酸树脂在粉末涂料中作为助剂是目前丙烯酸树脂的主要用途,如流平剂和湿润剂。
(一)使用最广泛的粉末涂料流平剂是丙烯酸树脂,代表产品是501[1],它们是丙烯酸均聚物或丙烯酸共聚物,如丙烯酸正丁酯均聚物,丙烯酸异辛酯均聚物,丙烯酸二酯与丙烯酸异辛酯共聚物,丙烯酸正丁酯与丙烯酸异辛酯共聚物等。
它们的结构如下:聚丙烯酸正丁酯聚丙烯酸异辛酯丙烯酸正丁酯-丙烯酸异辛酯共聚物这些流平剂的玻璃化温度都较低,室温下都是高粘稠液体的热塑性丙烯酸树脂。
流平剂的合成通常是溶剂法,溶剂有甲苯,二甲苯或异丙醇等。
引发剂为过氧化苯甲酰、偶氮二异丁腈。
生产时,单体和引发剂同时滴入回流溶剂中,溶剂回流除去聚合热,滴加完毕补加引发剂,充分聚合减少残留单体。
而后抽真空除去溶剂和小分子聚合物,得到产品。
聚合物分子量在很大范围内都有良好的流平消除缩孔的作用。
流平剂质量要求颜色浅,呈水白色,残留溶剂和低分子物要少。
作者用无溶剂本体聚合法生产流平剂,减少环境污染,降低成本[2]。
粘稠液状流平剂在粉末涂料生产中使用很不方便,现多采用载体吸收法制成母料固体。
用于吸收的载体材料有树脂,如环氧树脂、聚酯树脂,也有无机材料,如胶体二氧化硅(白碳黑)、碳酸钙、硫酸钡等。
吸收后,流平剂有效成分为10%~70%。
用树脂吸收的流平剂,在粉末涂料配方中,要从相应树脂中扣除流平剂中所含的该树脂份数。
若用胶体二氧化硅、CaCO3、BaSO4等无机物吸收的流平剂,则在粉末涂料中带入了相应的填料。
普遍认为流平剂的作用是在粉末涂料成膜过程中,流平剂渗透到涂膜表面,改变表面张力,消除缩孔。
流平剂对消除、减轻桔皮的作用不大。
流平剂用量过多,反而会使表面产生雾影或发粘。
丙烯酸流平剂的用量通常为料末涂料总量的0.8%~1%有效成份。
流平剂用量对粉末涂料的影响见表1。
表1 丙烯酸流平剂用量对涂膜的影响透明罩光顶涂面粉末涂料用的流平剂应选用互溶性好的树脂及吸收流平剂,若是无机载体吸收的流平剂应选择相近折光的载体流平剂。
否则会影响透明粉末的透明性。
在美术型粉末涂料中,改变流平剂的用量可以调节美术型粉末涂料涂膜表面的花纹。
(二)润湿剂(Weting Agent)润湿剂又称光亮剂、增光剂,代表产品是701。
润湿剂通常是甲基丙烯酸甲酯均聚物或甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸正丁酯共聚物,甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸异辛酯共聚物。
因甲苯、二甲苯作溶剂溶液聚合,引发剂是过氧化二苯甲酰,聚合后,真空脱除溶剂,冷却后破碎,成产品。
共聚时,也可以加入适当量苯乙烯,但加入量不宜过高,以避免涂膜外观产生亮点,或使机械性变差。
共聚物玻璃化温度在55~60 ℃之间,常温下是固体,可以直接加入粉末涂料配方中。
典型润湿剂的化学结构式如下:润湿剂在粉末涂料中提高光泽的原因与流平剂相似。
在涂料烘烤时,润湿剂会渗浮在颜填料表面或渗浮到涂膜表面,有助于连接料对颜填料的润湿,而提高涂膜光泽,但因为润湿剂在烘烤温度下黏度大大高于流平剂黏度,所以对微细针孔有消除作用,但对于缩孔的消除作用并不明显。
加入润湿剂还可以降低其它物质对涂膜表面的干扰作用。
润湿剂对提高光泽的数值一般在数度范围,不可能提高十几度或数十度。
润湿剂在粉末涂料配方中一般用量在1%~5%,太少不起作用,太多会影响机械性能。
表2是润湿剂不同用量对β羟烷基酰胺-聚脂树脂粉末涂料的影响。
在美术型粉末涂料中,为了产品特殊外观效果。
润湿剂用量可以从0到更多。
(三)热塑性丙烯酸粉末涂料热塑性丙烯酸粉末涂料是由不含或含极少量活性官能团的热塑性丙烯酸树脂为成膜物的粉末涂料。
其优点是其优良的光学性能和保光性能,其缺点是附着力和机械性能不足,若分子结构中含有少量丙烯酸或甲基丙烯酸链节,可以提高其与底材或底漆的附着力。
该粉末涂料较多用作透明面涂、罩光透明粉末薄涂层。
此外,以乙烯-丙烯酸共聚热塑性树脂作为成膜物的热塑性粉末料涂,用于涂覆钢管。
因为在乙烯中加入丙烯酸单体共聚,使链上增加羧基,大大提高了热塑性聚乙烯粉末涂料与底材的附着力,且能保持聚乙烯的耐腐蚀性、耐渗透性,是一种高性能复合热塑性管道粉末涂料。
三、热固性丙烯酸树脂粉末涂料由热固性丙烯酸树脂与交联剂或交联树脂为主要成膜物的粉末涂料称为热固性丙烯酸粉末涂料。
热固性丙烯酸树脂是由含活性基因的丙烯酸酯单体共聚得到主链为丙烯酸,侧链带有活性官能团的丙烯酸树脂,酯基上带有缩水甘油脂(带环氧基)或带羟基、羧基和不饱和键等官能团。
(一)带环氧基的丙烯酸树脂共聚丙烯酸树脂带环氧基的最主要单体是甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)。
甲基丙烯酸缩水甘酯沸点195 ℃,玻璃化转变温度(Tg) 41 ℃,相对分子质量(MW).142.15,折光指数 nD251.4482,密度1.073,溶于水。
共聚时,引入酯基上带有环氧基的缩水甘油基。
甲基丙烯酸缩水甘油酯树脂由甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯和甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚,可以适当引入苯乙烯提高耐水性,但是苯乙烯加入会使耐候性降低,也会使润湿性、互溶性变差,出现亮点。
控制甲基丙烯酸缩水甘油酯含量变化可以制得不同环氧当量的产品,使分子官能度不同,改变树脂固化交联密度。
不同环氧当量的产品在粉末涂料中有不同的用途。
参与共聚的其他单体的种类和比例可以调节玻璃化温度。
引发剂是过氧化二苯甲酰或偶氮二异丁腈,前者分解后有分解产物留在聚合物中,后者分解后没有残留物。
一般用甲苯、二甲苯等作溶剂进行溶液聚合。
聚合结束后抽除溶剂及残留单体或低分子物,冷却得到固体产品。
GMA树脂机械抗冲击性能不高,在合成时加入长碳链脂肪酸与环氧基反应生成酯,有内增塑作用,可以提高耐冲击性。
表3 GMA丙烯酸树脂和性能GMA树脂典型化学结构如下:环氧当量不同的产品,有不同用途,按GMA树脂环氧当量分为三级:环氧当量700左右,利用缩水甘油酯和TGIC与羧基反应速度差及不相容性,用作户外粉末超低光泽的消光树脂,可以做到10度以下。
例如以下配方(烘烤200℃/10min):户外用聚脂树脂P9336(30~35 mkOH/g) 285TGIC 10SY200-7 95流平剂 5~6增光剂 5~10安息香 2~4钛白粉 130~170消光硫酸钡 50~100配方TGIC/GMA-700比例增大,涂膜光泽增加,比例减小,光泽降低。
制粉时,分散要充分,混合要尽量均匀。
环氧当量500左右的GMA树脂用酸交链制造丙烯酸粉末涂料,酸交联剂一般用柔韧性好的二元酸,如十二碳二酸,另加少量E-12环氧树脂,用以增加涂膜的附着力和机械性能,该粉末涂料可以薄涂30-50 μm。
示例配方:GMA树脂SY200-5 500DDDA结晶十二碳二酸 120安息香 5流平剂 PV88 10钛白粉 R 920 350环氧树脂E-12 50配方中加入适量紫外线吸收剂是有益的。
环氧当量300左右的GMA树脂,其每个分子多达九个环氧基官能团。
可以很大提高交联密度,用于耐热粉末涂料中。
环氧当量300的GMA树脂还可以用于美术粉末涂料中,提高表面浮凸花纹效果。
环氧、聚酯、聚氨酯和丙烯酸粉末涂料性能比较见表4。
表4 四类粉末涂料性能比较表溶剂型和水分散型涂料中丙烯酸树脂涂料是户外用途的首选。
在粉末涂料中目前还没有如此重要。
但是丙烯酸树脂粉末涂料在汽车面漆(primer-surface)和罩光清漆(clear top coating)方面已经被日益关注。
(二)羧基丙烯酸树脂丙烯酸、甲基丙烯酸或顺丁烯二酸酐等带羧基丙烯酸单体参与共聚生成的丙烯酸树脂带羧基。
顺丁烯二酸酐作为共聚单体时,因为其竞聚率很低,而且会使丙烯酸树脂耐候性大大降低,受光、热作用极易泛黄,所以较少用作羧基丙烯酸树脂单体。
羧基丙烯酸树脂典型配方如下:组份质量甲基丙烯酸 5.0甲基丙烯酸甲酯 45.0丙烯酸正丁酯 45.0苯乙烯 5.0偶氮二异丁腈 2%~3%甲苯 100溶剂法,滴加共聚,聚合温度109~112℃,脱溶剂得到产品,其性能酸价35mgkOH/g、玻璃化温度55 ℃、黏度80 PS/165 ℃、Mn3 000~5 000。
另一制备羧基丙烯酸树脂方法是先制成羟基丙烯酸树脂,而后用多元酸或其酐与羟基使之反应,留下部份羧基得到羧基丙烯酸树脂、例如:用甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸正丁酯和甲基丙烯酸羟丙酯制得羟基丙烯酸树脂,而后与反丁烯二酸酐反应,可制得酸价为70-200mgkoH/g左右的羧基丙烯酸树脂。
羧基丙烯酸树脂用环氧树脂或其他固化剂交联,可以制得性能好的粉末涂料。