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聚乙二醇改性环氧丙烯酸阴极电泳涂料用乳液的制备

放大字体  缩小字体 发布日期:2015-03-11  来源:中国麒麟城网  浏览次数:2284   关注:加关注
核心提示:聚乙二醇改性环氧丙烯酸阴极电泳涂料用乳液的制备李学良,聂孟云,刘华,肖正辉(合肥工业大学化学工程学院

聚乙二醇改性环氧丙烯酸阴极电泳涂料用乳液的制备

李学良,聂孟云,刘华,肖正辉

(合肥工业大学化学工程学院,安徽合肥230009)

摘要:以聚醚多元醇改性环氧丙烯酸酯为主体树脂制备了阴极电泳涂料用乳液。讨论了聚醚多元醇的种类和用量对改性环氧丙烯酸乳液及其涂膜性能的影响,以及扩链反应温度和时间对环氧基转化率的影响。通过红外光谱(FT-IR)和热重分析(TG)对改性前后的环氧丙烯酸阳离子树脂进行了表征。试验发现,以PEG1000为扩链剂,用量为13%~14%,在90°C下反应4h,制得的改性环氧丙烯酸乳液平均粒径65.49nm,ζ电位58.3mV,乳液黏度0.21Pa·s,常温下放置300d未分层。改性后的阴极电泳涂料漆膜柔韧性为0.5mm,附着力0级,硬度2H,冲击强度50kg·cm,耐水性达到208h,性能明显优于改性前的漆膜。

关键词:阴极电泳涂料;环氧丙烯酸酯树脂;聚乙二醇;改性;柔韧性

中图分类号:TQ630.1文献标志码:A

文章编号:1004–227X(2012)02–0057–05

1·前言随着人们环保意识的增强,对涂料所含有机溶剂的挥发和有害气体的排放控制要求越来越严格。作为水性涂料的电泳涂料具有一些典型特征[1-3],如以水为溶剂,无毒、无污染、无火灾隐患,基本无有害气体排放,高泳透力等。阴极电泳涂料凭借环保、对金属基体无腐蚀性、优良的防腐蚀性能和简便的涂装工艺而得到广泛应用。常用的阴极电泳涂料主体树脂有环氧树脂、丙烯酸树脂、聚丁二烯树脂以及聚氨酯树脂等[4-5]。其中,环氧树脂阴极电泳涂料性能稳定,并因其漆膜具有优异的耐腐蚀性、耐化学药品性、耐水性以及强附着力等优点而应用最为广泛[6]。但是其耐候性较差且质脆,故改性后的阴极电泳涂料常用在金属基体的底漆和装饰方面[7-10]。

针对环氧树脂阴极电泳涂料存在的问题,基于丙烯酸树脂具有高耐候性、高装饰性等优点以及聚醚含有柔性链段而具有优良的柔韧性,本文采用聚醚多元醇改性环氧丙烯酸树酯作为主体树脂制备阴极电泳涂料,在以聚醚多元醇对环氧树脂扩链的基础上,经接枝丙烯酸酯、胺化、有机酸中和及乳化等工艺制备阴极电泳涂料乳液,以期改善电泳漆漆膜的耐候性和柔韧性,并着重研究了聚醚种类、用量以及扩链改性的温度和时间对乳液和漆膜性能的影响。

2·实验

2.1主要原料和试剂

环氧树脂E-44,工业级,镇江丹宝树脂有限公司;丙二醇甲醚、乙酸丁酯,分析纯,国药集团化学试剂有限公司;聚乙二醇PEG400和PEG1000、聚丙二醇PPG1000,化学纯,陇西化工有限公司;N–甲基二乙醇胺(催化剂),化学纯,上海凌峰化学试剂有限公司;过氧化二苯甲酰(BPO)、偶氮二异丁腈(AIBN)、二乙醇胺和三乙醇胺(胺化剂)、冰醋酸、苯乙烯和丙烯酸正丁酯和丙烯酰胺等,均为化学纯,购自国药集团化学试剂有限公司。

2.2仪器设备

Spectrum-2000型傅里叶红外光谱仪,美国Perkin-Elmer公司;TG209-F3型热重分析仪,梅特勒-托利多仪器(上海)有限公司;XS90型Zeta电位分析仪,Malvern公司;NDJ-7型旋转黏度计、XHR-150铅笔硬度计和QFZ漆膜附着力试验仪,上海天平仪器厂。

2.3合成工艺

在装有冷凝回流管的四口烧瓶中加入E-44和乙酸丁酯与丙二醇甲醚的混合溶剂,搅拌使其充分稀释,升温至90°C,加入聚醚多元醇和少量催化剂,在氮气保护下恒温搅拌反应4h;升温至100°C,将溶有引发剂BPO和丙烯酸酯单体的液体于2h内滴加至四口烧瓶后,补加少量引发剂AIBN,然后升温至105°C,反应2h;降温至90°C,加入适量胺化剂,反应2h。向上述反应体系中加入计算量的冰醋酸,充分反应后降温至50°C,加水乳化,最后加入阳离子封闭型异氰酸酯固化剂,即制得阴极电泳涂料乳液。筛选出的聚乙二醇改性阴极电泳涂料乳液的配方如下(以质量分数表示):

E-44环氧树脂65%

聚乙二醇14%

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