0引言

双组分聚氨酯因其耐化学腐蚀、耐酸碱、耐溶剂、耐磨、耐划伤、耐冷热变化、漆膜丰满光亮、附着力优异,并且含羟基组分与多异氰酸酯固化剂[GuHuaJi]比例可调、能常温干燥或低温烘干[HongGan]等优点,而在木器、塑料[SuLiao]、大型机械、航空、桥梁、工程、电器、汽车修造等行业应用广泛。特别是近年来被大量应用于高档塑料[SuLiao]制品的涂饰,如:洗衣机、冰箱、手机、MP3等塑料[SuLiao]外壳的涂装[1-3]。由于塑料[SuLiao]材质本身具有耐热变形温度低、对溶剂敏感、表面极性低等特点,与传统金属材质涂装工艺相比,流水线喷涂更易于产生质量缺陷,翻修率很高,又受到喷涂厂家生产空间的限制,要提高生产效率,必须提高涂膜的干燥速度。目前各喷涂厂家使用的双组分聚氨酯塑料[SuLiao]漆,由于干燥速度慢(即初始硬度低)不能马上打磨或检测包装,给生产带来极大的不便。针对此问题,本文研制了一种低温快速双固化[GuHua],并对其交联机理进行了研究。

1实验部分

1.1实验原料

2050低羟值丙烯酸[BingXiSuan]树脂[ShuZhi]、磺酸吡啶盐KC:工业品,台湾德谦化工公司;混醚化的三聚氰胺树脂[ShuZhi]、多异氰酸酯固化剂[GuHuaJi]:德国拜耳公司生产;二甲苯、酯、酮、醇类稀释剂:工业级,脱水;喷涂底材ABS:丁二烯-丙烯腈-苯乙烯的三元共聚物,临界表面张力为34～38mN/cm,热变形温度为75～107℃。

1.2试验仪器及设备

高速分散机、耐醇擦拭仪、划格法附着力测试仪、铅笔硬度计、红外光谱测试仪、交联度测试仪。

1.3物料配比

甲组分主剂:羟基丙烯酸[BingXiSuan]树脂[ShuZhi]65%～70%(质量分数,下同);氨基[AnJi]树脂[ShuZhi]10%～15%;颜料20%～5%;催干剂2%～4%;助剂0.2%～0.5%;稀料3%～6%。

乙组分固化剂[GuHuaJi]:己二异氰酸酯。

m(主剂)∶m(固化剂[GuHuaJi])=15∶1

1.4成品检测技术指标

表1所示为双固化[GuHua]塑料[SuLiao]技术指标。

1.5操作过程

1.5.1工艺路线

工艺流程如图1所示。

图1 工艺流程示意图

表1 双固化[GuHua]塑料[SuLiao]技术指标

1.5.2各项性能[XingNen]的测试

(1)干燥性的测定:将喷涂完的样板流平后,在规定的温度下烘烤20min,室温冷却8min,看漆膜是否烘干[HongGan];再放于烘箱中烘10min,室温冷却8min,观察漆膜是否已干;待样板在烘箱中的总时间为100min时,结束烘烤。

(2)硬度的测定:按GB/T6739—1996测定。

(3)耐醇性的测定:用涂层耐溶剂测定仪测定。

(4)附着力的测定:按GB/T9286—1998测定。

(5)贮存稳定性测定:将树脂[ShuZhi]各种物料配好,再密封保存,观察的变化。

2结果讨论

2.1丙烯酸[BingXiSuan]树脂[ShuZhi]与氨基[AnJi]树脂[ShuZhi]的不同配比对涂膜性能[XingNen]的影响

磺酸吡啶盐KC含量4%,m(主剂)∶m(固化剂[GuHuaJi])=15∶1,烘干[HongGan]温度70℃,烘干[HongGan]时间30min。丙烯酸[BingXiSuan]树脂[ShuZhi]与氨基[AnJi]树脂[ShuZhi]的质量比分别为:2∶1、3∶1、4∶1、5∶1、6∶1、7∶1,其耐醇性能[XingNen]测试结果见图2。

图2 氨基[AnJi]树脂[ShuZhi]的含量对涂层耐醇擦洗性的影响

由图2可以看出,丙烯酸[BingXiSuan]树脂[ShuZhi]与氨基[AnJi]树脂[ShuZhi]的配比为5∶1时耐醇擦最好。

2.2固化剂[GuHuaJi]用量对涂膜性能[XingNen]的影响

丙烯酸[BingXiSuan]树脂[ShuZhi]与氨基[AnJi]树脂[ShuZhi]的质量比为5∶1;烘干[HongGan]温度70℃,烘干[HongGan]时间30min,KC含量4%,主剂∶固化剂[GuHuaJi]质量比分别为8∶1、10∶1、12∶1、15∶1、18∶1、20∶1,其耐醇性能[XingNen]测试结果如图3所示。

由图3可以看出,主剂与固化剂[GuHuaJi]之比在15∶1时涂膜耐醇性能[XingNen]最好。

图3 固化剂[GuHuaJi]用量对涂膜耐醇擦洗性的影响

2.3KC用量对涂膜性能[XingNen]的影响

丙烯酸[BingXiSuan]树脂[ShuZhi]与氨基[AnJi]树脂[ShuZhi]的比例为5∶1;烘干[HongGan]温度70℃,烘干[HongGan]时间30min,m(主剂)∶m(固化剂[GuHuaJi])=15∶1,KC的用量对塑料[SuLiao]涂膜的性能[XingNen]影响如表2所示。

表2 KC用量对涂膜性能[XingNen]的影响

由表2可以看出,KC含量在4%时涂膜性能[XingNen]最佳,随着KC的含量增高耐醇性提高,但涂膜的硬度和附着力变差。

2.4低温烘烤氨基[AnJi]塑料[SuLiao]漆、PU聚氨酯塑料[SuLiao]漆和双固化[GuHua]体系的性能[XingNen]比较

低温烘烤氨基[AnJi]塑料[SuLiao]漆中2050羟基丙烯酸[BingXiSuan]树脂[ShuZhi]、混醚化氨基[AnJi]树脂[ShuZhi]的质量比为5∶1,烘干[HongGan]温度70℃,烘干[HongGan]时间30min,KC含量4%;双固化[GuHua]体系在以上基础上加多异氰酸酯,其配比为m(主剂)∶m(固化剂[GuHuaJi])=15∶1;双组分PU体系采用2050羟基丙烯酸[BingXiSuan]树脂[ShuZhi]和多异氰酸酯。其涂膜性能[XingNen]比较如表3所示。

表3 三种体系的性能[XingNen]比较

2.5固化[GuHua]过程的交联度分析

2.5.1样品制备

(1)氨基[AnJi]树脂[ShuZhi]与一定比例的2050羟基丙烯酸[BingXiSuan]树脂[ShuZhi]和稀释剂、磺酸吡啶盐KC混合搅匀,得到丙烯酸[BingXiSuan]氨基[AnJi]漆,为1#清漆;

(2)把上述丙烯酸[BingXiSuan]氨基[AnJi]漆与一定量的多异氰酸酯固化剂[GuHuaJi]混合,并加入一定量专用稀释剂,得到2#双固化[GuHua]型塑料[SuLiao]漆;

(3)把2050羟基丙烯酸[BingXiSuan]树脂[ShuZhi]与一定量多异氰酸酯固化剂[GuHuaJi]混和,并加入一定量工业脱水二甲苯和醋酸丁酯溶剂稀释,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,冷却后剥离下涂膜进行红外光谱及苯析试验。

2.5.2交联密度的测定

将一定量的涂膜在沸腾的二甲苯中抽提20h取出,溶解掉未交联的成分,在室温下放置5h,在90℃烘烤1h,称质量,计算交联度[7]。1#～3#的交联度分别为83.02%、95.11%和81.03%。上述结果表明:丙烯酸[BingXiSuan]低温氨基[AnJi]烤漆体系和丙烯酸[BingXiSuan]树脂[ShuZhi]与多异氰酸酯复配成的聚氨酯漆均不如2050丙烯酸[BingXiSuan]树脂[ShuZhi]、氨基[AnJi]树脂[ShuZhi]和多异氰酸酯复配成的双固化[GuHua]杂化体系的交联度大。

3结语

通过大量的试验和分析,2050羟基丙烯酸[BingXiSuan]树脂[ShuZhi]与氨基[AnJi]树脂[ShuZhi]、潜催化剂KC等复配成的丙烯酸[BingXiSuan]氨基[AnJi]漆,具有低温固化[GuHua]特性,该氨基[AnJi]漆配以适当比例的多异氰酸酯固化剂[GuHuaJi],制成的双组分聚氨酯漆,可低温烘干[HongGan]、漆膜丰满光亮、综合性能[XingNen]优异。提高了漆膜的交联密度、干燥速度、硬度、耐醇擦等性能[XingNen],既节省能源又提高了工作效率,扩大了产品的适用范围。