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卷材涂料用聚酯樹脂與涂料性能的關(guān)系

時間:2005-06-27
關(guān)鍵詞:卷材 涂料 聚酯 樹脂 涂料 性能 關(guān)系 來源：無錫阿科力化工有限公司朱軼誼,周筱禎
一、卷材涂料配套涂層

        底  漆、背面漆、面  漆

二、卷材涂料品種

        聚酯型、環(huán)氧型、丙烯酸型、硅改性型、氟碳型、塑溶膠型

三、卷材涂料品種及樹脂體系
涂料品種
基料樹脂類別
固化樹脂
特  性
面  漆
聚酯樹脂
氨基樹脂
綜合性能比較優(yōu)良，涂膜的硬度及其他性能可在很大范圍內(nèi)變化和調(diào)節(jié)，涂膜不易變色，具有良好的加工成型性
封閉型脂肪族聚氨酯
背面漆
聚酯樹脂
氨基樹脂
通用性好，但與發(fā)泡塑料結(jié)合力差
封閉型芳香族聚氨酯樹脂
環(huán)氧樹脂
氨基樹脂
附著力、防腐蝕性均好，但柔韌性差
封閉型芳香族聚氨酯樹脂
環(huán)氧樹脂
聚酯樹脂
氨基樹脂
能克服柔韌性差的缺點，與發(fā)泡塑料結(jié)合性好，因此綜合性能比較好
封閉型芳香族聚氨酯樹脂
底  漆
環(huán)氧樹脂
氨基樹脂
對金屬附著力好，并有優(yōu)良的防腐蝕性和抗化學(xué)性，但柔韌性差
封閉型芳香族聚氨酯樹脂
聚酯樹脂
氨基樹脂
通用性好，對金屬附著力好，柔韌性好，適用于所有基材，但對濕熱條件敏感
封閉型芳香族聚氨酯樹脂
環(huán)氧樹脂
聚酯樹脂
氨基樹脂
兼有上述兩者的特點
封閉型芳香族聚氨酯樹脂

四、聚酯型卷材涂料的特性

        1、通用性很強（適用于多種板材，可用于室內(nèi)外涂裝）

        2、優(yōu)良的附著性和加工性，通過單體的調(diào)整，涂膜可獲得堅硬到柔韌的性能

        3、與多種合成樹脂互溶(氨基、聚氨酯、環(huán)氧)

        4、通過選用單體(多元醇、多元酸)，可控制最終產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)(支鏈或直鏈)

        5、稀釋溶劑通用性廣，可采用普通的芳烴類、酯或醇醚類

        6、綜合性能優(yōu)越(適應(yīng)底漆、背面漆和面漆的應(yīng)用)

        7、成本價格適中，易被用戶接受

五、卷材涂料用聚酯樹脂的技術(shù)參數(shù)
        分子量及分子量分布           2000～7000
        線型高分子量可達20000
        玻璃化溫度                   -20～60℃
        羥基                         20～60mgKOH/g
        酸價                         2～8 mgKOH/g
        固體份含量                   50～60％

六、聚酯樹脂分子結(jié)構(gòu)特性

        1、分子量和分子量分布

      （1）樹脂的反應(yīng)過程特點

        樹脂反應(yīng)屬縮聚過程，是逐步反應(yīng)過程，從單體分子相互作用生成縮合物，縮合物再與其他單體分子作用，同時縮合物之間也可以相互作用，所以反應(yīng)得到的高聚物(即樹脂)的分子量大小不一，再加之反應(yīng)過程中的隨機性，使生成物的分子量也是不可能整齊劃一，產(chǎn)物必然是各種分子量的混合物。

      （2）樹脂分子量的特性

        樹脂分子量不可能確定一個確切的分子量，它可能是10000，也是可能是只有1000，大部分是處于兩者之間，就是說由不同分子量的大分子的混合物所組成，樹脂分子量是影響樹脂溶液的粘度，同時也影響涂膜的性能，一般分子量越大，粘度也越大，從涂膜性能觀點，低分子部分是不希望的，而高分子部分不相稱的增加，也是不希望的。

       （3）樹脂的平均分子量

        樹脂的分子量是以平均分子量的形式，分子量的分布可以相差很大，也可能相差很小，如平均分子量為10000的樹脂，它可以由分子量為9500和10500之間的各種大小相差不大的樹脂分子組成，也可能由分子量從1000到10000間的大小，相差十分懸殊的樹脂分子組成，前者稱為窄分子量分布，后者稱為寬分子量分布。

       （4）樹脂的分子量分布

        樹脂的分子量有多種不同形式表示。其中主要有重均分子量(Mw)和數(shù)均分子量(Mn), Mw/ Mn廣泛地用作分布寬度的指數(shù)，Mw/ Mn 值愈大，分子量分布愈寬，其值愈小，分子量愈窄。所謂數(shù)均分子量即聚合物總重量除以高分子的總數(shù)所得到的分子量，所謂重均分子量是按照重量分布統(tǒng)計的平均分子量，只有在分子均一的情況下Mw與Mn才能相等。

      （5）樹脂分子量和分子量分布特性

        樹脂的分子量和分子量分布對樹脂性能的影響，直接影響到涂料配方的設(shè)計和涂膜的性能，從涂料固體分來說，最好使用低分子量的樹脂，因分子量愈小，粘度愈低，但對機械性能和耐久性來說，則要求用分子量高的樹脂，這兩者是互相矛盾的，在設(shè)計配方法時需要作一平衡，但是樹脂分子量大到某一程度時性能變化不會太大。

      （6）樹脂分子量分布的寬窄的影響

        分子量分布往往以Mw/ Mn的值表示，理想的值為1.7～2.1左右，同一平均分子量的情況下，分子量分布對樹脂性能影響非常大，如分子量分布太寬，往往就不能獲得理想的涂膜性能，因此樹脂分子量分布寬度對涂料性能起重要影響，往往是達到涂料令人滿意的性能關(guān)鍵。

        2、樹脂玻璃化溫度

      （1）樹脂數(shù)均分子量增加，當(dāng)達到高值時，Tg變化很小，基本恒定。

      （2）樹脂分子量分布寬時，Tg偏低；分布窄，Tg增高。

      （3）樹脂分布結(jié)構(gòu)中主鏈越柔順，Tg越低；主鏈越僵硬，Tg越高。

      （4）樹脂側(cè)鏈上存在苯基組分，可使整個高分子鏈變得剛性而增高Tg，這主要是高分子鏈的旋轉(zhuǎn)運動有關(guān)。

      （5）樹脂與固化樹脂交聯(lián)后，可以使交聯(lián)產(chǎn)物的Tg上升，如交聯(lián)不足，對Tg影響不大，但交聯(lián)固化到某一程度后，Tg就急速上升。

        3、樹脂的結(jié)晶性

        從制造涂料的觀點來說明，具有明顯結(jié)晶傾向的高聚物，作為成膜物，一般是不合適的，因為：

      （1）樹脂會失去透明性，樹脂溶液中同時存在結(jié)晶區(qū)和非結(jié)晶區(qū)，不同區(qū)域的折射率不同，樹脂發(fā)濁，透明度差變，有時往往會造成涂膜光澤的下降。

      （2）結(jié)晶作用會使樹脂不溶于一般溶劑，只有極性強的溶劑，才能使樹脂溶解，在某些情況下，甚至強極性溶劑也是無效。

      （3）結(jié)晶作用會使樹脂的軟化溫度提高，這一性質(zhì)對烘烤型涂料來說，能使涂料容易流平，而不易流掛。

        由此可見，為了使合成樹脂適用于涂料，必須使樹脂減少結(jié)晶傾向，防止樹脂會形成結(jié)晶，影響涂料性能。由于不少單體本身是結(jié)晶固體，所以在設(shè)計配方時要注意選擇和相互搭配。

        4、關(guān)于樹脂羥基含量

        樹脂羥基含量越高，說明涂料形成后，它的交聯(lián)密度越大，對漆膜的硬度保光性和耐溶劑性有利，在設(shè)計樹脂配方時線型樹脂宜將樹脂分子量做得大些，羥基含量相對低一些，使涂膜交聯(lián)度減少，對涂膜的柔韌性有好處，但支鏈型樹脂分子量一般比線型樹脂小，羥基含量相對高些，使涂膜有較高的交聯(lián)密度，對涂膜的硬度、耐溶劑性有利。
七、聚酯樹脂技術(shù)參數(shù)對涂膜性能的變化
        1、         分子量
差
低                   柔 韌 性                     高
好
低
硬    度
高
差
耐溶劑性
好
差
抗劃傷性
好
差
耐鹽霧性
好
好
流 平 性
差
 
        2、玻璃化溫度
好
低                   柔 韌 性                     高
差
低
硬    度
高
差
抗劃傷性
好
差
耐鹽霧 性
好
        3、羥值
低
低                   抗劃傷性                     高
高
低
硬    度
高
好
柔 韌 性
差
差
耐鹽霧 性
好
 
八、聚酯樹脂與其他合成樹脂的搭配
        1、與氨基樹脂搭配
類  別
搭配目的及用途
反應(yīng)基團
固化條件
特  性
甲
醚化
全甲醚化
（氰特公司303
首諾公司747）
用作固化樹脂，可單獨采用作卷材面漆及背面漆
-NCH2OCH3
CH2OCH3
需添加
強酸催化劑
提供很好的穩(wěn)定性
極佳的柔韌性
部分甲醚化
（氰特公司325
首諾公司717）
用作固化樹脂，可與全甲醚化樹脂拼用作卷材面漆及背面漆
-NCH2OCH3H
無或少量
酸性催化劑
提供高硬度，固化速度加快，耐候性好

        2、與環(huán)氧樹脂搭配
類  別
搭配目的
適宜品種
特  性
高分子環(huán)氧樹脂
型號1009（殼牌）
提高涂層的附著力及防腐蝕性
背面漆
底  漆
優(yōu)良的防腐蝕性及硬度
環(huán)氧改性聚酯樹脂
型號Z-309（無錫阿科力化工有限公司）
提高涂層的附著力及防腐性的基礎(chǔ)上可改善涂層的柔韌性
背面漆
底  漆
綜合性能好，使用方便

        3、與聚氨酯樹脂搭配
類  別
搭配目的
適宜品種
特  性
封閉型芳香族聚氨酯樹脂S-199(無錫阿科力化工有限公司)
作為環(huán)氧樹脂和聚酯樹脂的固化樹脂
背面漆
底  漆
優(yōu)良的附著力和防腐蝕性
封閉型脂肪族聚氨酯樹脂BC-3175（德國拜爾公司）
B-1358A（德國赫斯公司）
作為聚酯樹脂固化劑，也可以采用聚酯樹脂和環(huán)氧樹脂合用，與聚氨酯樹脂拼用
面  漆
背面漆
優(yōu)良的附著力、防腐蝕性和耐候性

九、聚酯樹脂主要幾種單體的性能

        1、多元醇
品    名
性能特征
新戊二醇
NPG
優(yōu)良的耐候性，酯化和固化時反應(yīng)快速
良好的耐水性、耐化學(xué)性和抗污染性
優(yōu)良的熱穩(wěn)定性，淺的樹脂顏色，中等的樹脂粘度
高的玻璃化溫度，良好的溶解度
2,2,4-三甲基-1,3戊二醇
TMPD
不對稱結(jié)構(gòu)，低溶液粘度，優(yōu)良的水解穩(wěn)定性、耐化學(xué)性
中等的熱穩(wěn)定性，低的玻璃化溫度，中等的耐候性
1,4環(huán)己烷二甲醇
CHDM
合成非?？?，優(yōu)良的熱穩(wěn)定性，樹脂色淺
非常好的硬度，非常高的玻璃化溫度，中等的溶解度
中等的耐候性
羥三乙?；u三甲基乙?；?/FONT>
HPHP
優(yōu)良的耐候性，酯化反應(yīng)快速，優(yōu)良的水解穩(wěn)定性，優(yōu)良的耐化學(xué)性和抗蝕性，很好的柔韌性
2-甲基1,3丙二醇
MPD
酯化反應(yīng)快速，低的樹脂粘度，淺的樹脂顏色
產(chǎn)品穩(wěn)定性好，獨特的非結(jié)晶性
良好的柔韌性、耐化學(xué)性和耐水性
2-丁基-2-乙基1,3丙二醇
BEPD
樹脂溶液粘度低，優(yōu)良的溶解性
非常優(yōu)良的水解穩(wěn)定性，酯化反應(yīng)快速
耐化學(xué)性和耐腐蝕
1,6己二醇
非常好的柔韌性，提供溶解性，玻璃化溫度下降
三羥甲基丙烷
TMP
很好的溶解度，形成支鏈結(jié)構(gòu)，硬度高，耐化學(xué)性能好，耐烘烤性好
 
         2、多元酸
品    名
性能特征
鄰苯二甲酸酐
PA
熔點低，能生成閉環(huán)內(nèi)酯存在低分子量樹脂，影響性能提高，特別是耐候性，但溶解性好
間苯二甲酸
IPA
優(yōu)良的戶外耐外性，但熔點高≥300℃，較難操作，溶解較慢，反應(yīng)中成環(huán)酯的趨勢較小，形成分子量較大，使樹脂硬度高，玻璃化溫度高
對苯二甲酸
TPA
具有很好的熱穩(wěn)定性，但由于溶解性不好，一般不直接使用而是用它的二甲酯，樹脂柔韌性好，硬度好
偏苯三酸酐
MTA
在樹脂組份中可調(diào)整反應(yīng)官能度，使樹脂形成支鏈型結(jié)構(gòu)，提高涂膜性能(硬度)和反應(yīng)速度
已二酸
AA
提供柔韌性，溶解性，但抗污染性較差，隨著用量增加，硬度下降，玻璃化溫度下降
1，4已烷二羥酸
1，4CHDA
良好的硬度，伴有一定的柔韌性
優(yōu)良的水解穩(wěn)定性，中等的溶解度
優(yōu)良的熱穩(wěn)定性，淺的樹脂顏色

十、聚酯樹脂的分子結(jié)構(gòu)與工藝的要求

        樹脂的性能發(fā)揮除了設(shè)計出一個科學(xué)性的配方組分外，還應(yīng)該有一個合理性的工藝，兩者的結(jié)合，才能獲得一個預(yù)計的分子結(jié)構(gòu)和分子量分布，這樣才能具備理想的涂膜性能，對于聚酯樹脂來說，它的工藝條件應(yīng)該是：

        1、整個工藝過程應(yīng)該是在不斷攪拌下進行，其攪拌的速度要達到均勻，上下層充分翻動，創(chuàng)造反應(yīng)物料有足夠的碰撞機會和沖擊能量。

        2、工藝操作中的升溫過程一定要緩慢，切忌急速上升，并做到分階段保溫，使反應(yīng)按預(yù)計要求進行，達到樹脂結(jié)構(gòu)有規(guī)則，生產(chǎn)批次之間質(zhì)量達到穩(wěn)定。

        3、工藝操作步驟，按階段、程序分批投料，使樹脂結(jié)構(gòu)實現(xiàn)理想化，達到樹脂分子量向窄的方向發(fā)展，樹脂分子結(jié)構(gòu)按要求結(jié)合。

        4、整個反應(yīng)過程，做到封閉嚴(yán)密，保證物料配比準(zhǔn)確無誤，塔頂溫度切勿超過，而造成物料跑出而失去原有的比例。

        5、樹脂的終點指標(biāo)要嚴(yán)格控制，酸價和粘度是觀察樹脂的終點指標(biāo)的重要項目，是觀察反應(yīng)深度的尺度，達到指標(biāo)后一定要經(jīng)過真空工序，使反應(yīng)產(chǎn)物內(nèi)部低分子物盡可能排除，達到樹脂產(chǎn)物更加純凈、分子量分布更加合理。

        6、選用原料的純度一定要保持高度純凈，原料純度不足，意味著原料中含有一定量的雜質(zhì)，雜質(zhì)的存在，除了加深樹脂顏色外，還可以使樹脂內(nèi)部存在異構(gòu)化產(chǎn)物，影響樹脂的性能向優(yōu)質(zhì)方向發(fā)揮。