涂料文集
研究聚苯硫醚涂料和涂装工艺的改进
聚苯硫醚树脂(PPS)具有优异的耐高温性和物理力学性能,被广泛用作化工设备的耐蚀衬里涂层。
传统的聚苯硫醚悬浮液涂装工艺是将PPS经6~8次涂覆、烧结成耐蚀涂层,这样既费时又耗能,且极易引起产品质量的不稳定。因此,改进PPS涂料性能及其涂装工艺,提高涂装质量和降低成本是推广工作重要的一环。
就PPS涂料而言,必须克服一次厚涂覆引起的缩孔、龟裂、流挂和黏结力差等弊病。根据粉末涂料流平的机理,流平分2个过程:首先是粉粒熔化形成连续膜,其次是从连续的不规则膜变成光滑平整表面的过程。此过程所需的时间可用下式表示:



传统的聚苯硫醚悬浮液涂装工艺是将PPS经6~8次涂覆、烧结成耐蚀涂层,这样既费时又耗能,且极易引起产品质量的不稳定。因此,改进PPS涂料性能及其涂装工艺,提高涂装质量和降低成本是推广工作重要的一环。
就PPS涂料而言,必须克服一次厚涂覆引起的缩孔、龟裂、流挂和黏结力差等弊病。根据粉末涂料流平的机理,流平分2个过程:首先是粉粒熔化形成连续膜,其次是从连续的不规则膜变成光滑平整表面的过程。此过程所需的时间可用下式表示:

式中:λ——振幅;η——熔融黏度;K——常数;h——涂层平均厚度;r——表面张力;1n(at/ao)——振幅每次减小值。
由上式可见:粉末涂料的成膜流平主要取决于表面张力和熔融黏度。因此,增大PPS涂层的表面张力,减小熔融黏度是主要研究目标。PPS涂层的缩孔与涂膜表面张力有一定关系,主要是由于产生表面张力梯度所引起的,表面张力小处的熔体流向表面张力大处,就形成了缩孔。从减少缩孔角度上看,应使熔体流动性变小,这与成膜流平恰好相矛盾,如何解决这对矛盾是本研究的重点。
在高温(250℃以上)下,聚苯硫醚可与空气中的氧气产生交联,但交联速度很慢,交联反应仅能在涂层表面进行。但在某些化学助剂作用下,聚苯硫醚可加速交联。据研究,这些化学助剂并非参与PPS的化学交联,只是起到了PPS自身交联的促进剂作用。交联结果可降低熔体流动性和限制分子的结晶,这对涂装工艺和涂层质量均有好处。通过添加另一种易交联高分子,使它与聚苯硫醚产生互穿聚合物网络,用形成二相连续网结构来增加相容性,增大涂层的表面张力,减少表面张力梯度,再通过添加瞬间流平剂降低成膜初期的黏度,是解决上述矛盾的基本出发点。
1性能测试
熔融流动指数(MFN):在XRZ-400熔融指数测定仪上按ASTM1236—65J标准进行测定。
PPS的熔点和结晶性变化:在CDR-1型差热分析仪上测定。
涂层针孔:用J-1金属防腐检漏仪测定。
2结果与讨论
2.1交联剂的影响
为解决PPS在空气中氧化交联速度过慢的问题,拟通过化学交联剂掺合改性。表1是PPS涂料级原粉和添加交联剂的PPS热处理后测得的MFN值。
由上式可见:粉末涂料的成膜流平主要取决于表面张力和熔融黏度。因此,增大PPS涂层的表面张力,减小熔融黏度是主要研究目标。PPS涂层的缩孔与涂膜表面张力有一定关系,主要是由于产生表面张力梯度所引起的,表面张力小处的熔体流向表面张力大处,就形成了缩孔。从减少缩孔角度上看,应使熔体流动性变小,这与成膜流平恰好相矛盾,如何解决这对矛盾是本研究的重点。
在高温(250℃以上)下,聚苯硫醚可与空气中的氧气产生交联,但交联速度很慢,交联反应仅能在涂层表面进行。但在某些化学助剂作用下,聚苯硫醚可加速交联。据研究,这些化学助剂并非参与PPS的化学交联,只是起到了PPS自身交联的促进剂作用。交联结果可降低熔体流动性和限制分子的结晶,这对涂装工艺和涂层质量均有好处。通过添加另一种易交联高分子,使它与聚苯硫醚产生互穿聚合物网络,用形成二相连续网结构来增加相容性,增大涂层的表面张力,减少表面张力梯度,再通过添加瞬间流平剂降低成膜初期的黏度,是解决上述矛盾的基本出发点。
1性能测试
熔融流动指数(MFN):在XRZ-400熔融指数测定仪上按ASTM1236—65J标准进行测定。
PPS的熔点和结晶性变化:在CDR-1型差热分析仪上测定。
涂层针孔:用J-1金属防腐检漏仪测定。
2结果与讨论
2.1交联剂的影响
为解决PPS在空气中氧化交联速度过慢的问题,拟通过化学交联剂掺合改性。表1是PPS涂料级原粉和添加交联剂的PPS热处理后测得的MFN值。

由表1可见:纯PPS的MFN相当高,达到2164g/10min。说明未改性PPS的相对分子质量小,材质脆性大,流动性大,不宜作一次性厚涂层用。在空气中热处理,PPS可产生链增长和氧化交联反应,从250℃×3h和320℃热处理数据看,MFN值还是偏大,说明氧气对PPS的交联速度影响较小;而采用交联剂进行热处理数据均比相应空气中热处理的MFN值要小,加5%C1交联剂,经250℃×1.5h热处理就可将MFN降到100以下,说明C1是一种有效交联剂。
C2交联剂热处理后数据表明:它在低温(250℃)的热处理效果明显比C1要差,但高温(320℃)热处理效果与C1交联剂相当。
C2交联剂热处理后数据表明:它在低温(250℃)的热处理效果明显比C1要差,但高温(320℃)热处理效果与C1交联剂相当。

PPS试样的DTA(差热分析)曲线见图1。从图1可见:在290℃附近出现的吸热峰是PPS结晶熔化吸热的表征。纯PPS在空气中氧化交联试样(曲线a)显示出最大的吸热峰;曲线b、c分别表示加入3%C1、C2交联剂的PPS,经250℃×3h热处理后,结晶熔化吸热峰明显减小;加入3%C1、C2交联剂的PPS,经320℃×15min热处理后,结晶熔化吸热峰(曲线d、e)与曲线b、c中的吸热峰大小相似,说明高温短时间热处理与低温长时间热处理效果等同。结晶吸热峰的减小说明材料结晶度的下降,这也表明交联剂掺入PPS后热处理,使PPS的分子结构产生了本质的变化,而且可在短时间内达到降低MFN的效果,这对一次厚涂覆PPS涂料熔融后不流挂和降低表面张力梯度十分有效。
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