聚酯卷材涂料的研制

1 引 言
卷材涂料是用于涂覆钢板、铝板表面、制成预涂卷材之后再使用的一种专业性涂料。预涂卷材由于其质轻,性优,价廉而获得之泛应用。经过半个多世纪的发展,卷材工业成为继汽车工业之后发展最快的产业之一。2002年中国卷材涂料消耗量(2.5~3)万t,国产1.5万t,国内主要卷材涂料生产厂商纷纷扩容增产以满足市场需求,预测21世纪卷材将成为涂料行业又一热门领域。根据欧洲卷材涂料协会发布的有关卷材涂料生产用各种基体树脂使用量表明,聚酯树脂约占60%居第一位,聚酯涂料由于其具有高硬度和高柔韧性,对金属底材极好的附着力高度烘烤稳定性,耐化学品性,防腐蚀特性及耐候性而之泛用于卷材涂料,本文介绍聚酯卷材涂料的研制。

2 实验部分
2.1 涂料配方(见表1)

2.2 涂料的制备
先以部分聚酯、颜料、溶剂按一定比例进行分散研磨到细度合格,再将其余部分依上述配方顺序加入,高速分散30min,过滤,包装。
2.3 涂层的制备
将被涂铝塑板表面处理干净,用溶剂擦净晾干,涂上环氧底漆。底漆干后,涂上聚酯面漆。在(220~225)℃烘(1~2)min以上,在恒温恒湿室内调试2h后测试其各性能。
2.4 涂膜性能测试(见表2)

3 结果与讨论
3.1 聚酯种类对涂层性能的影响
由于卷材涂料用聚酯除了要求在高温下与氨基树脂在(1~2)min交联,还要求涂膜有一定的加工成型性即有一定的弹性,一般选择分子量在3 000~7 000线性或线性轻度支链型,玻璃化温度在(5~105)℃液体或固体的柔性树脂。该树脂与氨基树脂及封闭型异氰酸酯在210℃、90s固化,涂布时线速度为18m/min,固化后涂膜拥有高硬度和高柔韧性,对金属底材有良好的附着力,高度烘烤稳定性好,耐化学品性好,耐候性优异。目前国内一些厂家可生产出性能优异的树脂,选用某外资的4016饱和聚酯,不仅反应活性高,而且具有优良的耐化学性、耐候性及加工性。
3.2 氨基树脂的选择
氨基树脂的种类较多有苯代氨基树脂、甲基化氨基树脂、脲醛氨基树脂及丁基化氨基树脂、混合醚化氨基树脂,丁醚化氨基树脂交联速度比甲基化氨基树脂慢,苯代氨基树脂户外耐久性差,不适合要求耐候性高的卷材涂料。一般选择三甲氧甲基三聚氰胺,其中含甲氧基为50%,其聚合度为3,因其在高温时与聚酯反应活性大,在涂膜中扩散也快,比其它化氨基树脂交联速度快,在强酸催化下反应快。在卷材涂料中选择合适的氨基树脂和聚酯使其在高温时,很短时间内迅速反应,形成性能优异的涂膜很重要。试验中选择了某外资的717氨基树脂。
3.3 异氰酸酯对涂膜性能的影响
由于卷材涂料要求涂膜在高温快速固化,而且有一定的加工成型性,如果全部用氨基树脂固化, 涂膜固化时间长、脆性大,不能满足卷材涂料的需要,故一般会加入少量封闭型异氰酸酯来加速固化和提高涂膜的柔韧性,一般选择封闭型异氰酸酯类固化剂常温下无反应,在加温下氨酯键裂解生成异氰酸酯, 异氰酸酯再与聚酯中的羟基反应. 涂膜一般随着异氰酸酯用量的增大,变软,加工性好,但量大涂料成本价格高,并且涂膜太软,不利于加工时脱模及影响成型后的抗划伤性,一般加入量为(2%~4%),此时涂料成本价格适中, 涂膜手感好,耐溶剂也好。
3.4 催化剂
氨基树脂与聚酯在高温下一定要在酸催化下才能迅速固化。在氨基树脂中主要用含磺酸的作催化剂。如果用其它催化剂,酸性比磺酸强很多的酸催化,其催化性能不好。对甲苯磺酸用量多,一般催化反应快一些,但磺酸可逆的催化如:

催化三聚氰胺与水反应
故酸也催化已交联的树脂水解,在用酸催化时也要考虑涂膜耐久性。另外如果采用胺中和的酸作催化剂,则会影响氨基树脂的稳定性,同时也容易使涂膜起皱。目前使用的磺酸有对甲苯磺酸(PTSA)、二壬基二磺酸(DNNDSA)和CH3SO3H,三者均以胺封闭,耐溶剂最好的是DNNDSA,在耐溶剂性能相同下,耐潮湿性最好的是DNNDSA,PTSA 次之,甲磺酸最差,附着力也如此。
另外由于催化剂的存在,涂料在室温储存下会发生反应。故一定要选择对涂料在室温储存无不良影响的催化剂。目前能做到的催化剂的生产商不多。试验中选用了国外某公司的DNNDSA 催化剂。
3.5 颜料的选择
该体系是有催化剂存在下呈酸性。在选择颜料时,要注意颜料的表面处理及表面积,如:钛白粉。如果选用Al2O3和ZnO表面处理的钛白粉,这种钛白粉放久了,催化剂作用降低,固化性能不好,这是因为颜料有碱性易和酸性催化剂作用。故选用钛白时,一般选用SO2表面处理的钛白粉。另外,炭黑表面积大,能吸附催化剂,降低催化效果。一般加入少量胺阻止炭黑对催化剂的吸附。

4 结 论
选择高反应活性的聚酯、耐候性好且反应活性高的氨基树脂,用合适的异氰酸酯来提高固化速度及涂膜加工成型性和选择胺封闭的DNNDSA 催化剂及从颜料表面处理和表面积大小来选择合适的颜料。

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