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粉末涂料中聚酯树脂对耐手印性能的影响
时间:2021-02-24 09:17:47 点击次数:83

粉末涂料中聚酯树脂性能参数

为了探讨耐手印性能的各类影响因素,通过调节原材料种类及用量,合成了一系列树脂。将合成的树脂应用于TGIC体系,检测其各项性能,结果列于表3

 

在合成的一系列树脂中,相对于A树脂,BCD分别是聚酯配方中采用环己烷二甲醇、乙基丁基丙二醇、乙二醇替代部分新戊二醇;

E是采用间苯二甲酸替代部分对苯二甲酸;F是聚酯配方中减少了助剂用量;G是采用了不同的工艺。

2原材料单体对耐手印性能的影响

为了更明显地显现手印情况,在200℃/10min条件下将粉末涂料固化冷却后,用汗手与之接触。

随后放入130℃烘箱,烘烤12h,然后观察涂层表面状态,检验其耐手印性能。图1AG系列样品涂层耐手印性能的测试图片。

 

从表3中低温烘烤后的光泽变化以及涂层表面手印情况(图1)可以看出:A树脂烘烤后失光严重,光泽降至63.2%,再次触摸涂层易出现手印。

采用环己烷二甲醇(图1A→B,在A的基础上调整配方后形成B。下同)、乙基丁基丙二醇(图1A→C)、乙二醇(图1A→D)、间苯二甲酸(图1A→E)等替代部分新戊二醇或对苯二甲酸,可以有效改善涂层表面失光现象,提高耐手印性能。

这可能与起霜现象中产生的有关,有文献研究了的主要成分是新戊二醇和对苯二甲酸形成的环状低聚物,该类小分子物质在低温烘烤时析出,与手汗接触,在涂层表面更易显现手印。

因此,采用环己烷二甲醇、间苯二甲酸等单体来替代部分新戊二醇、对苯二甲酸,可以减少环状低聚物的生成。低相对分子质量物质析出量的减少,能够提高涂层的耐手印性能。

在聚酯树脂的合成中,通常会采用一系列助剂来改善粉末涂料的性能,一些助剂相对分子质量较小,易挥发。

这些助剂的加入,会使粉末涂料在应用的过程中析出更多的小分子物质,使得涂层表面失光,汗手接触容易产生手印,适当减少小分子助剂的用量,可以提高耐手印性能(图1A→F)。

3工艺的影响

聚酯树脂中低相对分子质量、易挥发、易析出物质的主要来源于合成过程中发生的副反应。如低聚物的生成、醚的生成、热氧化降解等。

为了降低副反应产生的低相对分子质量物质,在聚酯树脂的合成中,要选择合适的工艺参数,如反应时间、真空温度、真空时间等,这些参数对相对分子质量、相对分子质量分布等性能都有一定的影响。

不同催化剂,反应速率不同,反应所需时间也不同。高催化活性的催化剂,在加快主反应的同时,也加快了副反应的进行,生成了更多的小分子副产物;

低催化活性的催化剂,使反应时间延长,聚酯树脂的热氧化降解增多,小分子副产物含量也会有所增加。

在真空缩聚反应阶段,适当延长真空时间有助于减少低相对分子质量物质的存在。如图1AG)所示,真空时间对耐手印性能存在一定影响,但区别并不明显。

同时较长的真空时间可能会使酸值、黏度等指标出现一定程度的变化。因此,在优化工艺参数时,还需综合考虑其对各项性能的影响。

4在粉末涂料中的应用

将合成的耐手印粉末涂料用聚酯树脂分别应用于高光、砂纹等领域,表4列出了耐手印聚酯树脂及其粉末涂层的部分性能参数,同时,为了检验其耐手印情况,选取了一支常规性能与其接近的聚酯树脂及其粉末涂层进行检测。

 

从表4可以看出,两种树脂酸值、黏度、Tg、软化点等常规性能指标较为接近,但在低温烘烤耐手印方面差距较大。

将合成的耐手印树脂和常规树脂用于TGIC体系,与固化剂比例为93∶7200℃/10min固化后进行性能比较发现:

2种树脂形成的涂层的冲击、弯折性能良好,并均具有良好的附着力、耐候(300hQUVB白色涂层保光率均在50%以上)等性能。

但从高光板在130℃烘箱烘烤12h后涂层的光泽可以看出,采用常规聚酯制备的涂层失光严重,光泽下降至67.8%,且触摸涂层会出现明显手印;而耐手印树脂光泽为90.1%,表现良好。见图2

 

2列示了由两支树脂制备的黑色高光与砂纹粉末涂料的耐手印情况。左侧两列图为130℃烘烤12h后的效果,右侧两列图为140℃烘烤1h的效果。

从图中可以看出,耐手印聚酯树脂很难看出手印的存在,即便烘烤12h也只存在浅显手印,擦拭即可清除,而常规树脂则具有很明显的手印。



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