0引言

雙組分聚氨酯因其耐化學腐蝕、耐酸堿、耐溶劑、耐磨、耐劃傷、耐冷熱變化、漆膜豐滿光亮、附著力優異,并且含羥基組分與多異氰酸酯固化劑[GuHuaJi]比例可調、能常溫干燥或低溫烘干[HongGan]等優點,而在木器、塑料[SuLiao]、大型機械、航空、橋梁、工程、電器、汽車修造等行業應用廣泛。特別是近年來被大量應用于高檔塑料[SuLiao]制品的涂飾,如:洗衣機、冰箱、手機、MP3等塑料[SuLiao]外殼的涂裝[1-3]。由于塑料[SuLiao]材質本身具有耐熱變形溫度低、對溶劑敏感、表面極性低等特點,與傳統金屬材質涂裝工藝相比,流水線噴涂更易于產生質量缺陷,翻修率很高,又受到噴涂廠家生產空間的限制,要提高生產效率,必須提高涂膜的干燥速度。目前各噴涂廠家使用的雙組分聚氨酯塑料[SuLiao]漆,由于干燥速度慢(即初始硬度低)不能馬上打磨或檢測包裝,給生產帶來極大的不便。針對此問題,本文研制了一種低溫快速雙固化[GuHua],并對其交聯機理進行了研究。

1實驗部分

1.1實驗原料

2050低羥值丙烯酸[BingXiSuan]樹脂[ShuZhi]、磺酸吡啶鹽KC:工業品,臺灣德謙化工公司;混醚化的三聚氰胺樹脂[ShuZhi]、多異氰酸酯固化劑[GuHuaJi]:德國拜耳公司生產;二甲苯、酯、酮、醇類稀釋劑:工業級,脫水;噴涂底材ABS:丁二烯-丙烯腈-苯乙烯的三元共聚物,臨界表面張力為34～38mN/cm,熱變形溫度為75～107℃。

1.2試驗儀器及設備

高速分散機、耐醇擦拭儀、劃格法附著力測試儀、鉛筆硬度計、紅外光譜測試儀、交聯度測試儀。

1.3物料配比

甲組分主劑:羥基丙烯酸[BingXiSuan]樹脂[ShuZhi]65%～70%(質量分數,下同);氨基[AnJi]樹脂[ShuZhi]10%～15%;顏料20%～5%;催干劑2%～4%;助劑0.2%～0.5%;稀料3%～6%。

乙組分固化劑[GuHuaJi]:己二異氰酸酯。

m(主劑)∶m(固化劑[GuHuaJi])=15∶1

1.4成品檢測技術指標

表1所示為雙固化[GuHua]塑料[SuLiao]技術指標。

1.5操作過程

1.5.1工藝路線

工藝流程如圖1所示。

圖1 工藝流程示意圖

表1 雙固化[GuHua]塑料[SuLiao]技術指標

1.5.2各項性能[XingNen]的測試

(1)干燥性的測定:將噴涂完的樣板流平后,在規定的溫度下烘烤20min,室溫冷卻8min,看漆膜是否烘干[HongGan];再放于烘箱中烘10min,室溫冷卻8min,觀察漆膜是否已干;待樣板在烘箱中的總時間為100min時,結束烘烤。

(2)硬度的測定:按GB/T6739—1996測定。

(3)耐醇性的測定:用涂層耐溶劑測定儀測定。

(4)附著力的測定:按GB/T9286—1998測定。

(5)貯存穩定性測定:將樹脂[ShuZhi]各種物料配好,再密封保存,觀察的變化。

2結果討論

2.1丙烯酸[BingXiSuan]樹脂[ShuZhi]與氨基[AnJi]樹脂[ShuZhi]的不同配比對涂膜性能[XingNen]的影響

磺酸吡啶鹽KC含量4%,m(主劑)∶m(固化劑[GuHuaJi])=15∶1,烘干[HongGan]溫度70℃,烘干[HongGan]時間30min。丙烯酸[BingXiSuan]樹脂[ShuZhi]與氨基[AnJi]樹脂[ShuZhi]的質量比分別為:2∶1、3∶1、4∶1、5∶1、6∶1、7∶1,其耐醇性能[XingNen]測試結果見圖2。

圖2 氨基[AnJi]樹脂[ShuZhi]的含量對涂層耐醇擦洗性的影響

由圖2可以看出,丙烯酸[BingXiSuan]樹脂[ShuZhi]與氨基[AnJi]樹脂[ShuZhi]的配比為5∶1時耐醇擦最好。

2.2固化劑[GuHuaJi]用量對涂膜性能[XingNen]的影響

丙烯酸[BingXiSuan]樹脂[ShuZhi]與氨基[AnJi]樹脂[ShuZhi]的質量比為5∶1;烘干[HongGan]溫度70℃,烘干[HongGan]時間30min,KC含量4%,主劑∶固化劑[GuHuaJi]質量比分別為8∶1、10∶1、12∶1、15∶1、18∶1、20∶1,其耐醇性能[XingNen]測試結果如圖3所示。

由圖3可以看出,主劑與固化劑[GuHuaJi]之比在15∶1時涂膜耐醇性能[XingNen]最好。

圖3 固化劑[GuHuaJi]用量對涂膜耐醇擦洗性的影響

2.3KC用量對涂膜性能[XingNen]的影響

丙烯酸[BingXiSuan]樹脂[ShuZhi]與氨基[AnJi]樹脂[ShuZhi]的比例為5∶1;烘干[HongGan]溫度70℃,烘干[HongGan]時間30min,m(主劑)∶m(固化劑[GuHuaJi])=15∶1,KC的用量對塑料[SuLiao]涂膜的性能[XingNen]影響如表2所示。

表2 KC用量對涂膜性能[XingNen]的影響

由表2可以看出,KC含量在4%時涂膜性能[XingNen]最佳,隨著KC的含量增高耐醇性提高,但涂膜的硬度和附著力變差。

2.4低溫烘烤氨基[AnJi]塑料[SuLiao]漆、PU聚氨酯塑料[SuLiao]漆和雙固化[GuHua]體系的性能[XingNen]比較

低溫烘烤氨基[AnJi]塑料[SuLiao]漆中2050羥基丙烯酸[BingXiSuan]樹脂[ShuZhi]、混醚化氨基[AnJi]樹脂[ShuZhi]的質量比為5∶1,烘干[HongGan]溫度70℃,烘干[HongGan]時間30min,KC含量4%;雙固化[GuHua]體系在以上基礎上加多異氰酸酯,其配比為m(主劑)∶m(固化劑[GuHuaJi])=15∶1;雙組分PU體系采用2050羥基丙烯酸[BingXiSuan]樹脂[ShuZhi]和多異氰酸酯。其涂膜性能[XingNen]比較如表3所示。

表3 三種體系的性能[XingNen]比較

2.5固化[GuHua]過程的交聯度分析

2.5.1樣品制備

(1)氨基[AnJi]樹脂[ShuZhi]與一定比例的2050羥基丙烯酸[BingXiSuan]樹脂[ShuZhi]和稀釋劑、磺酸吡啶鹽KC混合攪勻,得到丙烯酸[BingXiSuan]氨基[AnJi]漆,為1#清漆;

(2)把上述丙烯酸[BingXiSuan]氨基[AnJi]漆與一定量的多異氰酸酯固化劑[GuHuaJi]混合,并加入一定量專用稀釋劑,得到2#雙固化[GuHua]型塑料[SuLiao]漆;

(3)把2050羥基丙烯酸[BingXiSuan]樹脂[ShuZhi]與一定量多異氰酸酯固化劑[GuHuaJi]混和,并加入一定量工業脫水二甲苯和醋酸丁酯溶劑稀釋,得3#聚氨酯清漆。

把1#～3#清漆涂在聚乙烯的膜片上,70℃下固化[GuHua]30min成膜,冷卻后剝離下涂膜進行紅外光譜及苯析試驗。

2.5.2交聯密度的測定

將一定量的涂膜在沸騰的二甲苯中抽提20h取出,溶解掉未交聯的成分,在室溫下放置5h,在90℃烘烤1h,稱質量,計算交聯度[7]。1#～3#的交聯度分別為83.02%、95.11%和81.03%。上述結果表明:丙烯酸[BingXiSuan]低溫氨基[AnJi]烤漆體系和丙烯酸[BingXiSuan]樹脂[ShuZhi]與多異氰酸酯復配成的聚氨酯漆均不如2050丙烯酸[BingXiSuan]樹脂[ShuZhi]、氨基[AnJi]樹脂[ShuZhi]和多異氰酸酯復配成的雙固化[GuHua]雜化體系的交聯度大。

3結語

通過大量的試驗和分析,2050羥基丙烯酸[BingXiSuan]樹脂[ShuZhi]與氨基[AnJi]樹脂[ShuZhi]、潛催化劑KC等復配成的丙烯酸[BingXiSuan]氨基[AnJi]漆,具有低溫固化[GuHua]特性,該氨基[AnJi]漆配以適當比例的多異氰酸酯固化劑[GuHuaJi],制成的雙組分聚氨酯漆,可低溫烘干[HongGan]、漆膜豐滿光亮、綜合性能[XingNen]優異。提高了漆膜的交聯密度、干燥速度、硬度、耐醇擦等性能[XingNen],既節省能源又提高了工作效率,擴大了產品的適用范圍。