涂料助剂
EP基粉末涂料用固化促进剂的合成及固化动力学研究
2.1促进剂合成过程中应注意的问题
在促进剂的合成反应过程中,溶剂和反应温度是两个关键因素:①有机异氰酸酯化合物因含有-NCO基团而具有较高的化学活性。本研究采用TDI与3-二甲氨基丙胺反应来合成促进剂,由于后者含有活性极大的伯胺基团,故反应速率极快,反应热量若来不及排除会发生爆聚。②在高温条件下未反应-NCO基团与中间体脲之间会发生反应,生成缩二脲[见式(1)]。因此,促进剂的合成反应必须在稀释状态、低温及快速搅拌条件下进行。

2.2促进剂用量的选择
按照m(EP)∶m(固化剂)∶m(促进剂)=100∶23∶X比例配制粉末涂料(X=1、2、2.5、3),以凝胶时间为衡量指标优选促进剂的最佳用量,结果如图1所示。

由图1可知:当m(促进剂)=3 g时,凝胶时间相对最短,故促进剂的最佳用量为3 g。
2.3固化温度对体系固化时间的影响
按照m(EP)∶m(固化剂)∶m(促进剂)=100∶23∶3比例配制粉末涂料,考察不同固化温度对EP/固化剂/促进剂体系固化时间的影响,结果如表1所示。

由表1可知:当固化温度为150~180℃时,粉末涂料的固化时间随固化温度升高而缩短。但是,当固化温度≥170℃时,固化涂层会出现较严重的桔皮现象。综合考虑,选择固化温度为165℃、固化时间为5 min时较适宜。
2.4粉末涂料的应用性能
按照m(EP)∶m(固化剂)∶m(促进剂)=100∶23∶3比例配制粉末涂料,熔融挤出后将其在165℃条件下固化5 min,然后测试涂膜的应用性能,结果如表2所示。由表2可知:粉末涂料固化后具有良好的硬度、附着力和柔韧性,可以满足工业化生产要求和使用要求。

2.5粉末涂料的固化动力学研究[4-5]
热固性粉末涂料的固化反应是放热反应,固化反应程度与反应热呈正比,可采用动态DSC法来研究其固化动力学。对EP/固化剂/促进剂体系而言,不同升温速率(β)对体系DSC曲线的影响如图2所示,相应的DSC参数列于表3。由图2、表3可知:该固化体系的固化峰为单一峰;随着升温速率的提高,峰始温度(Ti)、峰顶温度(Tp)、峰终温度(Tf)基本上均向高温方向移动,这是由于单位时间内产生的热效应(或温差)随升温速率增加而增大所致。

在促进剂的合成反应过程中,溶剂和反应温度是两个关键因素:①有机异氰酸酯化合物因含有-NCO基团而具有较高的化学活性。本研究采用TDI与3-二甲氨基丙胺反应来合成促进剂,由于后者含有活性极大的伯胺基团,故反应速率极快,反应热量若来不及排除会发生爆聚。②在高温条件下未反应-NCO基团与中间体脲之间会发生反应,生成缩二脲[见式(1)]。因此,促进剂的合成反应必须在稀释状态、低温及快速搅拌条件下进行。

2.2促进剂用量的选择
按照m(EP)∶m(固化剂)∶m(促进剂)=100∶23∶X比例配制粉末涂料(X=1、2、2.5、3),以凝胶时间为衡量指标优选促进剂的最佳用量,结果如图1所示。

由图1可知:当m(促进剂)=3 g时,凝胶时间相对最短,故促进剂的最佳用量为3 g。
2.3固化温度对体系固化时间的影响
按照m(EP)∶m(固化剂)∶m(促进剂)=100∶23∶3比例配制粉末涂料,考察不同固化温度对EP/固化剂/促进剂体系固化时间的影响,结果如表1所示。

由表1可知:当固化温度为150~180℃时,粉末涂料的固化时间随固化温度升高而缩短。但是,当固化温度≥170℃时,固化涂层会出现较严重的桔皮现象。综合考虑,选择固化温度为165℃、固化时间为5 min时较适宜。
2.4粉末涂料的应用性能
按照m(EP)∶m(固化剂)∶m(促进剂)=100∶23∶3比例配制粉末涂料,熔融挤出后将其在165℃条件下固化5 min,然后测试涂膜的应用性能,结果如表2所示。由表2可知:粉末涂料固化后具有良好的硬度、附着力和柔韧性,可以满足工业化生产要求和使用要求。

2.5粉末涂料的固化动力学研究[4-5]
热固性粉末涂料的固化反应是放热反应,固化反应程度与反应热呈正比,可采用动态DSC法来研究其固化动力学。对EP/固化剂/促进剂体系而言,不同升温速率(β)对体系DSC曲线的影响如图2所示,相应的DSC参数列于表3。由图2、表3可知:该固化体系的固化峰为单一峰;随着升温速率的提高,峰始温度(Ti)、峰顶温度(Tp)、峰终温度(Tf)基本上均向高温方向移动,这是由于单位时间内产生的热效应(或温差)随升温速率增加而增大所致。

相关文章
发布评论