高光粉末涂料用丙烯酸树脂的合成及应用.docVIP

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，固化粉末涂料性能与聚酯粉末涂料性能对比，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。 前言近年来我国粉末涂料发展，粉末涂料产量世界各国前列，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，耐磨性等特点，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，但丙烯酸主要利用其与羧基聚酯树脂等固化后的消光应用于低光泽工件。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。所以在原GMA型丙烯酸树脂的基础上开发羧基型丙烯酸树脂，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性价比高的树脂。 2 丙烯酸树脂合成 粉末涂料用丙烯酸树脂固体含量必须大于99%，相对分子质量2500~10000。司采用溶液聚合方法，工艺简单稳定，反应转化率、相对分子质量及其分布易控制，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表1。 表1 合成丙烯酸树脂用原材料 名 称 规格 来源 苯乙烯(St) 工业级 茂名石化 丙烯酸乙酯(EA) 工业级 上海华谊 丙烯酸正丁酯(n-BA) 工业级 上海华谊 甲基丙烯酸甲酯(MMA) 工业级 璐彩特国际 甲基丙烯酸异冰片酯(i-BoMA) 工业级 璐彩特国际 (甲基)丙烯酸(M)AA 工业级 上海华谊 过氧化苯甲酰(BPO) 工业级 阿克苏.诺贝尔 反应溶剂 工业级 国产 22 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3~6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合成机理如下： 功能性丙烯酸类单体＋甲基丙烯酸酯单体＋其他不饱和单体→丙烯酸类树脂 由于合成化学，丙烯酸树脂和传统聚酯树脂的合成很大。丙烯酸单体的反应活性，因此共聚单体间反应速率不一致，导致单体单元在链上的分布不均匀，这对粉末涂料性能影响很大，合成工艺控制。 23 AR-8823性能 我们测试了AR-8823丙烯酸树脂各项性能测试结果见表2 表2AR-8823性能指标 性能指标 指标值 检测方法 外观 无色至淡黄色 目测 MWD 1.75 GPC 黏度P@165℃ 80 ICI CONE PLATE Tg，℃ 57 DSC(METTLER) 酸价mgKOH/g 73 ISO 3682 羟值mgKOH/g ≤1 2.4 丙烯酸树脂合成功能性单体(M)AA引入与固化剂反应官能团。(M)AA加入量大，能提高丙烯酸粉末涂膜的硬度、机械强度并显著改善涂膜的耐溶剂及耐盐雾性；但(M)AA过，交联密度过大，涂膜流平性差，桔皮严重，光泽随酸价升高而降低。 在酸值一定时，分子量官能度的大小及分布对粉末涂料最终性能影响很大，当丙烯酸树脂的数均分子量很小时，涂膜表面流平性很好，光泽很高；当分子量太高时，涂膜流平性差，桔皮严重，但耐溶剂性提高。综合考虑各因素，通过改变引发剂用量和聚合温度来调节树脂分子量在3000~10000，制成的粉末涂料涂膜综合性能较好。 3 粉末涂料及涂膜性能 带羧基侧链的丙烯酸树脂可以和双酚A型环氧树脂发生固化成膜如图1所示，加入适量的催化剂2-甲基咪唑，有利于环氧基的开环，提高环氧基与羧基的速度和转化率，在粉末涂料配方中这种催化剂是不可少的。催化剂决定了粉末涂料的胶化时间，胶化时间太短涂膜平整性差，胶化时间太长会流挂、边角覆盖率差。 图1羧基丙烯酸酯树脂与环氧树脂反应 3.1粉末涂料参考配方 为了便于比较，聚酯树脂AR-8823和聚酯树脂分别配制粉末涂料，基础配方见表3。 表3 丙烯酸粉末涂料基础配方 原 料 量g 用途及来源 AR-8823 普通聚酯 AR-8823 300 / 南方树脂 聚酯 / 300 南方树脂 环氧树脂303 300 300 南亚 R-700 300 300 钛白粉DuPont BaSO4 100 100 填料 FC-100 10 10 流平剂南方树脂 安息香 6 6 脱气剂万利化工 2-甲基咪唑 2.0 / 催化剂 总量 1018 1016 3