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丙烯酸聚硅氧烷涂料的研究

来源:中昊北方涂料工业研究设计院有限 作者:胥卫奇,王国志,沙伟华 时间:2016-04-12 点击:
导读:利用含有不饱合双键的丙烯酸树脂和氨基硅烷的迈克尔加成反应, 以及聚硅氧烷和氨基硅烷的水解缩聚反应,研制出一种丙烯酸聚硅氧烷树脂,探讨了丙烯酸树脂的种类以及与聚硅氧烷比例、固化剂和催化剂的种类及用量对涂层综合性能的影响。在此基础上引入颜填料及
0 引言
近几年来, 丙烯酸聚硅氧烷涂料作为长效重防腐蚀体系面漆已得到了广泛的应用, 该类涂料结合了丙烯酸和聚硅氧烷的双重特点, 具有有机- 无机杂化结构,表现出优异的长效防腐耐候性能,又具有高固体含量、低黏度的特点,施工简便,VOC 含量极低,符合新环保法规的要求。
丙烯酸聚硅氧烷树脂作为基料, 根据固化机理主要有以下两大类型, 一类是采用含双键的丙烯酸树脂或低聚物改性聚硅氧烷中间体, 双键可与固化剂组分中的氨基发生迈克尔加成反应, 固化剂又能与聚硅氧烷中间体发生水解缩合。另一类是采用含有官能性侧基的相对分子质量低的丙烯酸树脂改性聚硅氧烷中间体,侧基主要有羟基、缩水甘油酯基等,丙烯酸树脂中官能性侧基在催化剂作用下与烷氨基硅氧烷固化剂以及聚硅氧烷中间体发生交联反应。本文利用含有不饱合双键的丙烯酸树脂和氨基硅烷的迈克尔加成反应,以及聚硅氧烷和氨基硅烷的水解缩聚反应,研制出一种丙烯酸聚硅氧烷树脂, 具有优异的综合性能以及极低的VOC 含量。
 
1 试验部分
1.1 原材料
聚硅氧烷中间体; 三丙二醇二丙烯酸酯(TPGDA);1,6- 己二醇二丙烯酸酯(HDDA);乙氧基化三羟甲基三丙烯酸酯(TMPEOTA);氨丙基三乙氧基硅烷(KH-550);钛酸四正丁酯;二月桂酸二丁基锡(DBTDL);二醋酸二丁基锡(D-70);钛白粉以及其他颜填料;助剂;溶剂。以上均为工业品。
1.2 主要试验设备及检测仪器
高速搅拌机; 篮式砂磨机; 傅里叶红外光谱仪SPECTRUM-2000;气相色谱仪。
1.3 丙烯酸聚硅氧烷涂料的制备
涂料制备配方见表1。
丙烯酸聚硅氧烷涂料配方
丙烯酸聚硅氧烷涂料的制备工艺: 先将聚硅氧烷中间体加入研磨罐中, 在低速搅拌下依次加入润湿分散剂、颜填料、流变助剂、消泡剂、水分清除剂,搅拌均匀后经砂磨机研磨至细度≤20 μm,然后再加入丙烯酸酯、紫外线吸收剂混合均匀,过滤即得甲组分。乙组分直接混合均匀即可。
1.4 丙烯酸聚硅氧烷涂料的固化机理
丙烯酸树脂的不饱和双键和氨丙基三乙氧基硅烷中的氨基发生迈克尔加成反应是丙烯酸聚硅氧烷涂料固化的关键, 聚硅氧烷中间体中的烷氧基又能在湿气存在下与固化剂中的烷氧基发生交联反应, 从而形成致密的涂膜。
1.5 丙烯酸聚硅氧烷涂料的施工工艺及性能检测
将丙烯酸聚硅氧烷涂料甲组分加入容器中, 在低速搅拌下按配方量加入乙组分,混合均匀,喷涂在已预涂底漆(中间漆)的样板上,室温固化。按照相应标准进行性能检测,检测结果见表2。
丙烯酸聚硅氧烷涂料的性能测试结果
2 结果与讨论
2.1 丙烯酸树脂种类及用量对性能的影响
丙烯酸树脂赋予涂层良好的保光保色性、附着力、韧性、耐冲击等性能,而丙烯酸树脂的种类及用量对涂层的性能又有较明显的影响。通过选择1,6- 己二醇二丙烯酸酯(HDDA)、三丙二醇二丙烯酸酯(TPGDA)、乙氧基化三羟甲基三丙烯酸酯(TMPEOTA)作为基体树脂,并按表3 所列比例配制涂料,比较对涂层综合性能的影响,结果如表4 所列。
不同丙烯酸树脂配比的涂料配方,不同丙烯酸树脂配比的涂层性能
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