高流平罩光粉末涂料用丙烯酸树脂的合成及性能研究.docx

? ? 高流平罩光粉末涂料用丙烯酸树脂的合成及性能研究 ? ? 王韶顺，马志平，李 勇，谢 静，李诗乐，程 润 （1中国电器科学研究院股份有限公司,广东广州510300；2 擎天材料科技有限公司,广东东莞523981） 汽车铝轮毂的罩光粉末涂料主要包括纯聚酯透明粉末涂料和丙烯酸树脂罩光粉末涂料[1-3],前者使用聚酯树脂作为成膜树脂,制备的涂层机械性能和耐候性能优良,但受限于聚酯自身的化学结构和表面张力的影响,涂层透明度和流平性能存在一定的缺陷；而后者制备的涂层具有高透明度、高耐腐蚀、高耐候和高流平的特点,因而被广泛应用于汽车装饰及建筑型材行业[4]。 丙烯酸树脂粉末涂料在装饰性能方面有绝对性的优势,但随着消费者对汽车装饰性能要求的进一步提高,目前常规丙烯酸罩光粉末涂料的流平装饰性已难以满足市场的需求。丙烯酸树脂作为罩光粉末涂料的重要原材料,对涂层的性能起着关键性的决定作用。高流平丙烯酸罩光粉末涂料通常使用低粘度的丙烯酸树脂进行制备,但传统的高流平罩光粉末涂料用丙烯酸树脂在流平性和耐腐蚀性上难以实现同时兼顾；通常提高涂层流平的方法是降低树脂的分子量从而降低树脂粘度,但这会造成涂层耐腐蚀性能变差；增大树脂分子量可以提高涂层耐腐蚀性,但这又会造成涂层流平性能的下降。为了兼顾涂层的流平性和耐腐蚀性,常规的丙烯酸树脂制备粉末涂料水平流动通常只能做到在27mm的水平,制备可同时兼顾涂层高流平装饰性(水平流动大于32mm)和高耐腐蚀性的丙烯酸树脂具有较大的技术难度。葛棋等[5]采用溶液聚合法合成GMA型透明丙烯酸树脂粉末涂料,研究了GMA用量和引发剂类型对涂层性能的影响,结果表明,当GMA用量为30%,引发剂为过氧化醋酸叔戊酯时,涂层具有较好的耐腐蚀性,但该透明丙烯酸树脂粉末涂料的流平性能(水平流动31mm)和耐腐蚀性(CASS腐蚀3mm)还有提升的空间；汪一波等[6]利用丙烯酸羟乙酯改性GMA型丙烯酸树脂,并研究了丙烯酸树脂合成工艺条件对涂层性能的影响,结果表明制备的涂层具有较好的流平性能、附着力和抗冲击性能,但在耐腐蚀性能上未有研究。 本研究通过引入一种双官能团甲基丙烯酸酯单体(乙二醇二甲基丙烯酸酯,EM221),提高丙烯酸树脂的交联密度,解决了高流平丙烯酸树脂存在的机械性能、耐溶剂擦拭和耐腐蚀性能差的问题,通过优化丙烯酸树脂合成工艺条件改善涂层的流平性能,合成得到兼顾高流平装饰性能和耐腐蚀性的高流平罩光粉末涂料用丙烯酸树脂。 1 实验部分 1.1 主要原材料 甲基丙烯酸缩水甘油酯（GMA）：陶氏化学；甲基丙烯酸甲酯(MMA)：陶氏化学；乙二醇二甲基丙烯酸酯(EM221)：长兴特殊材料；甲基丙烯酸丁酯(BMA)：陶氏化学；丙烯酸丁酯(BA)：陶氏化学；四氢糠基丙烯酸酯(THFA)：广州恒湖；苯乙烯(St)：中石油；丙二醇甲醚醋酸酯(PMA)：东莞永正；过氧化二叔丁基(DTBP)：阿科玛；α-甲基苯乙烯二聚体(AMSD)：东莞永正；固化剂DDDA、流平剂、安息香、消泡剂：市售。以上原材料均为工业级。 1.2 实验仪器及设备 5L玻璃釜：自组装；双螺杆挤出机：GSJ-30E,烟台三立；静电喷涂设备：BA-28,南海大步；冲击仪：QCJ,天津森日达；耐溶剂擦拭仪：RJCS,上海右一；锥板粘度计：CAP2000+,美国博勒飞；恒温鼓风干燥箱：DHG-9030A,上海索普仪器；差示扫描量热仪：DSC3型,梅特勒-托利多；氙灯耐候试验箱：Q-SUN Xe-3,Q-Lab；凝胶渗透色谱仪(GPC)：Waters1515,美国沃特斯。 1.3 丙烯酸树脂合成工艺 丙烯酸树脂合成配方见表1。 表1 丙烯酸树脂合成配方Table 1 Synthetic formula of acrylic resin 按表1配方称取原料,向玻璃釜中投入配方量的PMA,开动搅拌、冷凝水,通氮气,升温至140℃并保持恒定；将（甲基）丙烯酸酯类单体、α-甲基苯乙烯二聚体、苯乙烯和87%的引发剂过氧化-3,3,5-三甲基己酸叔丁酯均匀混合,然后在溶剂回流状态下匀速滴加3h,滴加完毕后保温2h,补加剩余的13%引发剂,继续保温3～5 h；反应完毕后关闭氮气,升温至170℃蒸出大部分溶剂,然后开始抽真空,将真空度缓慢升至-0.098MPa,维持1～3 h,最后解除真空出料,得到丙烯酸树脂。 1.4 丙烯酸树脂粉末涂料制备 丙烯酸树脂粉末涂料配方见表2。 表2 丙烯酸树脂粉末涂料配方Table 2 Formula of acrylic resin powder coating 按表2配方准确称取各组分,物料预混过后过挤出机熔融挤出,辊筒压片,粉碎过筛后得到丙烯酸树脂粉末涂料,粉末喷涂工艺为静电喷枪喷涂,底材为经过前处理的马口铁片,在180℃×10min的固化条件下进行烘烤,得