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粉末塗料用聚酯樹脂介紹

粉末塗料用聚酯樹脂介紹

粉末塗料是20世紀後半葉開始發展起來的,無溶劑汙染的塗料品種,一般以粉末狀態塗裝並形成塗層,綜合性能優良,目前大規模應用的粉末塗料以熱固性為主,熱塑性的應用相對較少。粉末塗料發展初期,采用雙盼A環氧體係的較多,隨著發展也有采用丙烯酸樹脂體係、聚氨酯樹脂體係等,但由於性能、價格、環保等方麵原因,近年來采用聚酯樹脂體係上升很快,塗層兼有環氧、丙烯酸、聚氨酯粉末塗料的長處,有良好的裝飾性、耐候性,適用於戶外耐候性要求高的場合。
  粉末塗料的貯將穩定性、交聯時的粉末流動性、固化後的塗膜性能,都與采用的樹脂體係有關,飽和聚酯樹脂是粉末塗料采用的一種樹脂體係。與生產溶劑型塗料的飽和聚酯樹脂采用端短基結構樹脂不同的是,生產聚酯粉末塗料采用端竣基結構的樹脂,可使用異氰脲酸三縮水甘油酯(TGIC)通過開環式加成反應與聚酯樹脂交聯,形成硬度高、耐候、耐腐蝕的熱固性聚合物網絡。
  聚酯/TGIC體係的粉末塗料,TGIC有一定毒性,對皮膚有剌激作用,一些歐美國家開始限製使用,因而開發了其他類型的同化交聯方式,其中以β-羥烷基酰胺(HAA)通過酯化反應與聚酯樹脂交聯的方式較為普遍。HAA的反應活性比TGIC大,因此固化溫度低、用量小,用HAA的塗料貯存穩定性好,但塗料耐候性、耐熱性差些,固化交聯時有低分子化合物放出,塗層易出現針孔等,需要根據粉末塗料要求選得合適的固化體係。
  端羥基飽和聚酯樹脂采用多異氨酸酣加成物交聯,也可生產粉末塗料,但習慣上將其劃入聚氨酯粉末塗料。
  將飽和聚酯樹脂、固化劑、顏填料按比例混合後,自研磨設備粉碎後,經熔融擠出、粉碎過篩,可得到聚酯粉末塗料。聚酯粉末塗料生產工藝流程如下。
  粉末塗料貯存過程中,要保持自由流動的細分散狀態,但交聯固化前的一定溫度範圍內必須熔融,保證充分及時的流動,塗裝時可形成性能優異的塗膜。聚酯組分玻璃化溫度(Tg)必須高於粉末塗料貯存溫度,否則會使細分散狀態的顆粒聚集、結塊,影響施工。聚酯組分的Tg,與粉末塗料貯存穩定性、熔融黏度有很大關聯,Tg大小主要與所采用原料結構相關,含苯環或高支鏈化結構的多元醇和多元酸用量大,樹脂的Tg就高,線型直鏈結構的多元醇和多元酸用量大,樹脂的Tg就小;綜合評估,Ts設計成55~ 65℃較為合適。遠高於生產溶劑型塗料所用端羥基聚酯樹脂的Tg,考慮所選多元醇與多元酸的結構,酯化反應催化劑的加入量要相對多一些。
  考慮到工業生產中檢驗項目測試的難易程度,目前針對固體聚酯樹脂建立比較容易檢測的項目-軟化點,其實測數據比樹脂的Tg值要高,一般高出約40℃。樹脂的軟化點與分子量存在近似的遞增線性關係,樹脂分子量大小對粉末塗料生產時的粉碎情況、粉末塗料結晶性產生直接影響。分子量增大時,聚酯樹臘的強度和硬度也增大,樹脂粉碎為細分散狀態的難度增大,若分子量過大,細分散後的塗料熔融難、流動性差;分子量減小時,聚酯樹脂的軟化點下降,粉末塗料生產利貯存過程中,結塊傾向增大,若分子量過小,粉末塗料生產困難、貯存穩定性差。根據應用需要,數均分子量確定為2000~4000較為合適。
  粉末塗料用飽和聚酯樹脂是端羧基結構的,因而配方設計為多元酸過量,從聚酯樹脂合成原理可以知道,多元酸過量的樹脂反應到一定程度後會膠化,因此必須在到達此反應程度前中止反應進程。生產中為避免膠化這一狀況發生,采取將部分多元酸後投,先合成端羥基聚酯樹脂,即起始投料時,部分多元酸(一般是三官能團多元酸)不投入,使得開始反應仍能保持多元醇過量,等反應到一定程度(生產中以酸值來控製),再加入起始投料時留出來的多元酸,繼續反應一段時間,達到規定的指標後,結束反應,並加入添加劑(主要是固化交聯促進劑等),攪拌均勻,在熔融狀態下由切片機製成聚酯薄片。根據粉末塗料的生產需要,控製聚酯樹脂酸值50~80mgKOH/g較為合適。
  由粉末塗料用聚酯樹脂100%固體分的特點,合成時宜采用熔融酯化的工藝,便於反應終止後的成型。與溶劑型端羥基聚酯樹脂合成相比,采用全熔融的酯化工藝,沒有回流酯化過程,不用回流溶劑,為使酯化反應水及時從反應釜中被移走,可往反應釜底部通入惰性氣體,將酯化反應水從反應物料中趕出,達到幫助脫水的目的。因此,增加通往反應釜底部,用來通入惰性氣體的管道後,生產溶劑型端羥基飽和聚酯樹脂的反應釜可用於生產粉末塗料用端羥基飽和聚酯樹脂。

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