马来松香合成耐热绝缘漆的研究

马来松香是松香和马来酐的加成物, 具有耐光、耐氧化和软化点高等优点, 广泛被用在造纸、涂料、油墨、建筑、化工和有机合成等部门, 是用途最广、产量最大的松香改性品种之一[1 ]。但有关马来松香制备绝缘漆的报道却很少, 而由其制备氨基绝缘烘漆的报道则没有。由于马来松香中含有较多耐热的稠合多脂环刚性结构, 若将其引入到绝缘漆中去, 必能提高漆膜的耐热性。作者以马来松香为基本原料, 合成了多元醇, 然后用氨基树脂交联, 制备了氨基绝缘烘漆。讨论了不同多元醇组分、不同氨基树脂组分和固化条件等因素对漆膜性能的影响。研究结果表明, 该烘漆可作为B 级绝缘漆使用。

1 实验部分
111 主要测试仪器
天津第二材料试验机厂产Q 163-3K1 型漆膜冲击试验器; Q 65-07 型漆膜附着力测定器;Q 161-5 型漆膜摆杆式硬度计; 天津第三材料试验机厂产TQ T -1 型漆膜弹性测定器; 上海涂料工业机修厂产GZ2Ê 型光电光泽计; 上海第六电表厂产ZC236 型超高电阻微电流测试仪; 日本理学TA S2100 型热分析仪。

112 主要原料组分的合成
11211 原料马来松香的合成 按文献[ 1 ]的方法合成马来松香, 称之为A。将A 用过量碱液处理, 苯萃取3 次, 分离, 再用酸中和水溶液, 得白色沉淀, 抽滤、干燥、得马来松香B; 改用2/3 当量碱处理A , 其余同B, 所得产物称为C。与A 相比,B 中不含中性物, C 除不含中性物外, 还基本不含小分子一元酸。

11212 多元醇组分的合成 将A、B 和C 分别用过量二甘醇, 在催化剂存在下高温反应, 待酸值小于5 后, 减压回收过量二醇, 所得产物依次称为多元醇D、E 和F。有关理化参数见表1。

11213  氨基树脂组分的合成 按文献[ 2 ]的方法分别合成六甲氧基甲基三聚氰胺树脂(HMMM )、高醚化度丁基化三聚氰胺树脂(HBMM ) 和异丁醇醚化三聚氰胺树脂( IBMM )。

113 漆膜的制备
将多元醇和适量氨基树脂溶于二甲苯和正丁醇中, 外加适量催化剂, 按国标GB 1727—79 制备漆膜, 除特别说明外, 均在130℃下烘烤2 h 固化, 冷却后, 测试相关性能。

114 漆膜性能测试
按国标GB 1743—79 测试漆膜光泽; GB 1730—79 测试漆膜硬度、GB 1731—79 测试漆膜柔韧性、GB 1732—79 测试漆膜冲击强度、GB 1720—79 测试漆膜附着力、GB 1733—79测试漆膜耐水性、GB 1734—79 测试漆膜耐汽油性、GB 1410—78 测试漆膜的体积电阻率。

115 漆膜温度指数的测定
将漆膜在130℃下烘烤6 h 固化, 冷却后, 采用程序升温法进行热重分析, 升温范围50~ 500℃, 升温速度10℃öm in, 样品重2100~ 3100 mg, 然后按文献[ 3 ]的热重割线法计算漆膜的温度指数。

2 结果与讨论
211 不同多元醇组分对漆膜性能的影响
将多元醇D、E 和F, 分别在各自的最佳配比下与HMMM 混合, 按1.3 节制备漆膜, 再按1.4 和1.5 节进行有关性能测定, 所得结果列于表2 中。

 由表2 数据可以看出, 以多元醇F 所制备的氨基烘漆性能最好, 多元醇D 所得氨基烘漆性能最差。这是因为D 中的小分子中性物不参加固化反应, 它残存在漆膜中必将导致漆膜性能下降, 并且D 中的小分子一元酸酯羟基虽可参与固化, 但却起封端的作用, 阻碍高分子链的进一步增长, 因而也使得漆膜性能降低。只有F 中, 基本都是三元酸酯多元醇, 能与氨基树脂形成较好的交联网络结构, 从而赋予漆膜较优异的性能。由于E 中不含有中性物但却含有小分子一元酸酯羟基, 因而它的性能介于上述两种氨基烘漆之间。

212 不同氨基树脂组分对漆膜性能的影响
选用HMMM、HBMM 和IBMM 等3 种氨基树脂与多元醇F 交联, 讨论不同氨基树脂组分对漆膜性能的影响。有关漆膜制备及性能测试方法同211 节, 所得结果见表3。

 由表3 可以看到, 以HMMM 制备的漆膜性能最好, IBMM 的漆膜性能最差。由于HMMM 中含有接近六个甲氧甲基, 交联活性基团多, 因而由它制备漆膜时, 交联密度大、自缩聚少、固化程度高, 所得漆膜具有较好性能。反之IBMM , 由于分子中保留了较多的NH , 且醚化度低[4 ] , 当用它来制备漆膜时, 发生自缩聚反应的可能性较大, 因而所得漆膜除硬度和光泽尚可外, 其它性能均差。由HBMM 制备的漆膜其性能介于二者之间。

213 固化条件对漆膜温度指数的影响
以多元醇F 和HMMM 制备的漆膜为例, 本文讨论了固化温度和固化时间对漆膜温度指数的影响。研究结果表明, 当固化温度较低时, 随着固化温度的升高, 漆膜的温度指数也提高; 当固化温度升高到一定值后, 继续提高温度, 对温度指数的影响不明显。这是因为当固化温度较低时, 其固化反应未完全, 漆膜性能较差, 温度指数亦较低; 随着温度的升高, 固化反应逐步趋于完全, 因而漆膜性能也愈来愈好, 温度指数升高; 当固化反应完成后, 由于形成了较好的固化交联结构, 因而漆膜性能优异, 温度指数亦较高。以后, 再继续提高固化温度, 对漆膜性能的影响也就不显著了。至于固化时间的影响也有类似规律。当该漆膜在130℃时烘烤6 h后, 所测温度指数最高。

214 氨基绝缘烘漆性能
将多元醇F 和氨基树脂HMMM 按最佳配比混合, 按1.3 节的方法制备漆膜, 再按1.4和1.5 节的方法进行性能测试, 所得数据如下: 光泽(% ) 106、硬度(摆杆) 0.92、柔韧性1mm、附着力(画圈法) 1 级、冲击强度≥50 kg·cm、耐水性(7 天) 通过、耐汽油性(3 天) 通过、体积电阻率常态≥2.5×1015 欧 ·cm , 浸水24 h 后, 7。8×1013欧 ·cm , 温度指数142.8℃。由上述数据可以看出, 该烘漆符合B 级绝缘漆指标[5 ] , 可作为B 级绝缘漆使用。

3 结论
311 讨论了不同多元醇和氨基树脂对漆膜性能的影响, 证实马来松香中的中性物和小分子一元酸对由其制备的氨基烘漆的性能确实有不同程度的影响。
312 研究了固化温度和固化时间对烘漆温度指数的影响, 在130℃烘烤6 h, 即能获得温度指数较高的漆膜。
313 性能测试表明, 多元醇F 和氨基树脂HMMM 交联制备的氨基绝缘烘漆具有较好的性能, 可作为B 级绝缘漆使用。

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