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涂料技术

研究新的低温辐射固化粉末涂料的合成及特性

时间:2011-08-29 10:08:40 来源: 作者:爱卡 点击:
熔融过程:
粘度作为温度的函数是用RDA测定的,图5说明了非结晶树脂A1的情况。可以看出,在高于Tg以后粘度降低比较缓慢,并且必须将温度升高到120℃以上才能获得足够低的粘度以利于形成良好的膜。混合物M2(70%的C1,在流变计中已结晶)的粘度与温度的函数关系如图6所示。可以看出,在结晶熔点(106℃)以上粘度显著降低从而获得良好的流动性。而非结晶成分则可控制粘度的低限,从而避免了采用纯结晶单体常常会出现的流挂问题
 
图5 A1树脂的动力粘度与温度的关系(◆流变计板的半径3.95mm,□板极的半径12.5mm)

图5 A1树脂的动力粘度与温度的关系(◆流变计板的半径3.95mm,□板极的半径12.5mm)

图6 在流变计中已结晶的M2的运动粘度与温度的关系(□流变计中板的半径3.95mm,◆板的半径12.5mm)

图6 在流变计中已结晶的M2的运动粘度与温度的关系(□流变计中板的半径3.95mm,◆板的半径12.5mm)
 
以上结果清楚表明,用非结晶树脂与结晶单体制得的粉末涂料既可在Tg以下获得良好的贮存稳定性又可在其熔点以上获得良好的流动性。单体C1的熔点十分高,这就是为什么要获得可低温固化(80~110℃)的系统就必须采用较低熔点的单体。而较低熔点的化合物要完成结晶过程则较困难,但用剪切诱导结晶法可克服这一障碍。同时发现,具有线型/对称型结构的单体容易结晶,有助于非结晶和结晶混合物的固化过程。

用偏光显微镜对含有C1单体的混合物进行研究显示,残存有少量的各向异性,而含有单体C2的混合物则熔融完全。这可能是由于热诱导引起丙烯酸酯单体聚合,而甲基丙烯酸酯单体因为其活性较低,所以出现这种情况的程度较小。用含有结晶单体C2的混合物制得的膜要比含C1制得的平整,这是因为过早的固化影响了后者的流平。

固化:

用DSC和偏光显微镜研究了固化过程。测量了含有结晶单体C1或C2的混合物。同时采用热固化和光固化。热固化会使得流动过程更难于控制,因为固化是随着温度的升高逐渐开始的,而熔融后的紫外光固化则能使过程更容易控制。

热固化:

用量热法对混合物M7和M8的聚合作用进行了研究,发现温度一超过熔点便有峰值出现。而偏光显微镜也确证熔融状态一出现聚合作用便开始了,这一过程限制了聚合物的流动性,因此膜的表面状态不好(桔皮)。添加阻聚剂可以延缓聚合过程,因为它能消耗最形成的游离基。但阻聚剂的用量必须根据引发剂的含量及温度梯度进行调节。用热固化比用光固化出现氧阻聚的问题大得多。因为光固化的反应快得多,会减少氧阻聚的问题。混合物M8(含有结晶的甲基丙烯酸酯单体)的膜固化会完全被大气中的氧所抑制,而混合物M7(含有结晶丙烯酸酯单体)的固化只是在膜的表面受到抑制。这说明甲基丙烯酸酯对氧的抑制作用比丙烯酸酯单体更敏感。当将这些树脂置于两块玻璃板之间时,这两种混合物均可完全固化,因为隔绝了大气中氧的通道。

光固化:

对混合M9和M10进行了光固化。将粉末喷在玻璃板上熔融后直接用紫外光固化。与热固化相比,两个问题得到了改进:即流平性和成膜性不受过早固化和氧抑制的影响,正如前面所描述的一样。因少量氧的抑制作用我们会发现表面稍微有些发粘,但漆膜是硬的和平整的。

结论:

合成了低温固化粉末涂料用的结晶单体和非结晶树脂,并通过结晶、熔融、流动过程和固化对其特征进行了阐述。结论如下:

(1)将结晶单体与非结晶树脂配合可使粘度-温度的关系适合低温固化粉末涂料的要求,即在室温下有良好的贮存稳定性,而在熔点以上有较低的粘度。

(2)在本研究中所用混合物的结晶很慢,这一过程必须强化,因为结晶过程受到了非结晶成分的抑制。

(3)对非结晶/结晶混合物施加剪切力是诱导结晶的一个可行的办法。

(4)紫外光固化可以降低氧的阻聚作用并简化熔融过程,因为避免了过早出现的固化作用,可以更精确地控制粉末涂料系统。

 
关键词: 研究低温辐射
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