铝银浆用丙烯酸树脂的研究

2022-10-22

在纤维素网状结构中合成丙烯酸树脂, 合成的树脂贯穿于网状结构中使铝银浆紧密排列基材上, 增强金属质感效果, 各项性能好且优于纤维素后添加的效果。

一、实验部分

1. 实验原料甲基丙烯酸MAA, 丙烯酸丁酯BA, 甲基丙烯酸丁酯BMA, 甲基丙烯酸甲酯MMA, 醋酸丁酯BAC, 过氧化苯甲酰BOP, 醋酸丁酸纤维素CAB

2. 实验设备及仪器恒温锅, 天平, 搅拌机, 旋转粘度计, 摆杆硬度计, 光泽仪, 漆膜冲击器, 磨口四口烧瓶, 冷凝管, 温度计, 滴液漏斗

3. 丙烯酸树脂的制备

在加热及高速搅拌下加入CAB粉作为A料。称取单体和引发剂作为B物料加入到恒压滴液漏斗, 指定时间内滴完。称取BOP及溶剂为C物料, 指定时间内滴完, 保温1h, 冷却到60℃出料。

4. 丙烯酸树脂的合成的机理

引发剂BOP分解成C6H5COO·和C6H5·自由基。自由基相互可能发生终止反应。C6H5·使BOP发生透导反应:C6H5OCO0C0C6H5+C6H5·→C6H5COO·+C6H5COOC6H5。单体在光、热、辐照或引发剂的作用下生成的自由基活性很高, 可以和单体继续反应使其活化成单体自由基, 形成新的自由基。主要过程为链引发、链增长、链终止、链转移四步。

5. 玻璃化温度的设计

二、FOX方程计算玻璃化温度

1. 单体的选择对漆膜性能的影响

MMA属硬单体 (Tg105℃) , 赋予涂层硬度;BMA (Tg20℃) , 赋予良好的附着力;BA则属于软单体 (Tg-54℃) , 赋予涂层柔韧性;MAA赋予良好的机械稳定性。当各单体按百分比比例为2.2%MAA, 30.0%BA, 30.4%BMA, 37.4%MMA时, FOX公式得出玻璃化温度Tg为82.0℃。

2. 反应时间对树脂粘度及转化率的影响。

转化率和粘度随着反应时间的延长而增大, 反应温度95℃, 引发剂为BPO, 用量为单体量的1%时, 反应时间120min转化率89.1%, 格式粘度14.8S;160min时转化率98.0%, 粘度68.6S, 反应时间为180min时转化率达到99.0%, 粘度91.9S。

3. 反应温度对树脂粘度及转化率的影响

在聚合反应中, 一般采用引发剂的半衰期为大约30min时的温度为聚合反应温度, 过高或过低的反应温度都不是合适的[1]。随着反应温度从86℃, 96℃到106℃时, 粘度 (Pa·S/25℃) 从28.5、27.7到26.8递减, 转化率从93.7%、98.6%到96.2%呈先增后减趋势。引发剂在低温时转化率低, 高温时初级自由基相互反应和单基终止反应的机率增大降低引发效率。

4. 引发剂用量对树脂性能的影响

引发剂用量增加或聚合温度增加, 聚合物分子量降低, 分子量分布变窄。固定条件下BPO占单体总量的比例为0.5%时, 粘度 (Pa·S/25℃) 9.30;1.0%时8.0;1.5%时5.80。树脂粘度随着引发剂用量的增大而降低。

5. CAB的类型及用量对树脂性能的影响

(1) CAB的类型对树脂性能及漆膜性能的影响

不同类型的CAB, 粘度越大, 越能改善铝粉定向。随着CAB类型为0.2S, 0.5S到20S的变化, 摆杆硬度从0.74到0.84到0.85提高, 光泽从23.2%到32.1%到39.2%增高。实验表时用CAB 20S的漆膜的光泽度39.2为最高, 定向效果最好。

(2) CAB的用量对树脂性能的影响

CAB用量太低, 闪光性差;用量过大, 影响附着力, 表干快, 铝粉定向不良。在金属闪光漆中选择合适的CAB及加量, 是帮助铝粉平行取向的关键因素[2]。不加CAB的漆膜粗糙光泽低20.2%, 硬度0.7附着力1级都偏差, 单体与CAB为1:2时硬度0.84附着力0级, 光泽36.4, 2:1时硬度0.86, 附着力0级, 光泽41.7较好, 表面平整光滑, 定向效果好。