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发布时间:2021-07-12 04:01:19 阅读: 来源:排焊机厂家

粉末涂料用聚酯树脂介绍

粉末涂料用聚酯树脂介绍

2019年04月15日

1粉末涂料用聚酯树脂国家标准及分析方法

1.1制定粉末涂料用聚酯树脂国家标准的背景

1.2粉末涂料用聚酯树脂国家标准介绍

1.3聚酯树脂指标分析时的注意事项

—颜色(溶剂的品质,充分溶解)

—酸值(不同溶剂间的测试结果无可比性)

—软化点(样品的品质,没有受到挥发性物质,水气等的影响)

—熔体粘度(样品的品质,没有受到挥发性物质,水气等的影响;熔体中的气泡,锥板与底板的间隙等)

—玻璃化转变温度(样品的品质,没有受到挥发性物质,水气等的影响)

2聚酯树脂

2.1聚酯树脂及其种类

2.1.1什么是聚酯树脂

聚酯树脂是由多元酸与多元醇(或酯)通过酯化反应形成的具有一定分子量和分子量分布的聚合物。粉末涂料用聚酯树脂多由芳香族羧酸与多2.我们知道液压万能实验机通过夹具夹持试样(或产品)对试样进行加力元醇反应制成。除个别特殊体系(如UV固化等)外,基本都是饱和聚酯树脂中国涂料。

2.1.2合成聚酯树脂涉及的反应

酯化反应;水解反应;醚化反应;加成反应。

2.1.3聚酯树脂的CPLD(Complex Programmable Logic Device)复杂可编程逻辑器件生产工艺

在反应器中加入配方量的多元酸和醇,升温进行酯化反应,酯化后进行真空聚合,树脂指标(酸价、黏度)达到规格后出料包装。

2.1.3.1生产设备的选择

—控制系统及控制软件

—加热能力

—原料/副产物分离系统(分馏塔)的形式及效率

—惰性保护气体的选择。判断有没有听到阀复位声

结构合理,高效的生产设备是获得高品质聚酯树脂的必要手段。

2.1.3.2制程的控制

—酯化反应的温度,压力

—反应副产物—水的脱除情况

—树脂的参数

—酸值(acid value)、黏度(viscosity)

—颜色(b* value)

严格的制程控制是获得高品质聚酯树脂的决定性条件。

2.1.3.3原材料及成品的储存及运输

严格按照要求储存,运输原材料及成品,防止二次污染。

2.1.4影响酯化反应转化率的因素

—官能团的位置—伯、仲、叔

—浓度和各反应物的比例

—反应物的溶解度

—催化剂的量

— 反应温度

— 反应副产物—水的去除情况

— 真空度。

以上各因素不仅影响酯化反应转化率,更重要的是它们是最终树脂产物中不同组份比例,分子量及其分布的决定因素!为了得到每批都相同的产品,在反应时必须严格控制这些参数。

2.1.4.1端羟基聚酯树脂的制备

在配方中醇过量的情况下(扣除醇的损失),所制成的树脂称为端羟基聚酯树脂。一般通过一步反应制成,某些特殊的树脂要通过两步甚至三步反应制成。端羟基聚酯树脂HO-R’-(OOC-R-COO-R’)n-OH。

2.1.4.2端羧基聚酯树脂的制备

端羧基聚酯树脂的制备分为两步:第一步:制备端羟基聚酯树脂;第二步:用多元酸(常用的有对苯二甲酸,间苯二甲酸,偏苯三酸酐等)进行封端,制备端羧基聚酯树脂。端羧基聚酯树HOOC-R’-(OOC-R-COO-R’)n-COOH。

2.2聚酯树脂技术指标及影响因素

聚酯树脂的一般要求:(1)物理和化学稳定性玻璃化温度Tg 45℃,在储存期间不能发生化学反应;(2)流平

熔融后有较低的黏度,在交联反应开始前有流平的时间;(3)交联反应较快的反应速度,足够的交联密度。

2.2.1分子量及其分布

(1)聚合物的平均分子量a)数均分子量(Mn):通常采用聚合物的稀溶液测定,如用冰点降低,沸点升高,端基滴定等方法来测定的分子量为数均分子量;b)重均分子量(Mw):对聚合物稀溶液用光散射法测定的是重均分子量;c)黏均分子量(Mμ):由测定聚合物稀溶液的粘度而得到的是粘均分子量;d)Z均分子量(Mz):用超速离心法测定Zi=WiMi。Mz Mw Mμ Mn。实际上聚合物的力学性能一般由重均分子量表征。

(2)聚酯树脂的分子量分布指数分子量分布指数D是表示分子量分布宽度的参数:D = Mw/Mn,D为1时是均

一分子量的聚合物,D的数值比1越大其分子量分布越宽,多分散性程度越大。

2.2.2聚酯树脂的官能度

Fn = AV×Mn/56100≥ 2,影响聚酯树脂官能度的因素包括固化体系、聚酯树脂的酸值、某些性能要求。

2.2.3玻璃化转变温度

对粉末涂料稳定性的要求;聚酯树脂的固化体系;对聚酯树脂有无特殊性能的要求。非晶态聚合物在不同的温度下,其宏观性能会上呈现三种力学状态:玻璃态、高弹态、粘流态,及两个转变:玻璃态到高弹态,转变温度称为玻璃化转变温度(Tg);高弹态到粘流态,转变温度由于我国挤出机产品与战略性新型产业紧密相联称为粘流温度(Tf)。玻璃化转变的理论有自由体积理论(Fox和Flory提出);热力学理论(玻璃态的熵函数);动力学理论(与玻璃化转变同时发生的松弛现象的)。玻璃化转变对聚合物的力学性能、比热、比容、储存稳定性等都有影响。影响玻璃化转变温度的因素有:

—化学结构:(1)分子链的柔性、(2)分子链间的相互作用、(3)交联:交联会降低高分子链段的活动能力,缩小链段的运动空间(自由体积),从而使聚合物的Tg升高、(4)共聚

—分子量和分子量分布

—其它方面:(1)增塑:一些小分子物质,如水分,一些添加剂,甚至固化剂都会起到一定的增塑作用,这些物质可以有效的降低分子链间的相互作用力,提高链段的活动能力,从而显著降低聚合物的Tg。(2)升温、降温速率:聚合物的玻璃化转变不是热力学的平衡过程,实验观察到的玻璃态是非平衡态,所以升温(降温)速率对所测的聚合物玻璃化温度有很大的影响:升温或(降温)速率加快,测得的聚合物Tg向高温方向移动;升温或(降温)速率减慢,测得的聚合物Tg向低温方向移动。

2.2.4颜色

和选用的原材料、惰性气体保护的情况、聚酯树脂的生产设备、聚酯树脂的生产工艺有关。

2.2.5酸价

酸值变化带来的影响:聚酯树脂的分子量及分布;聚酯树脂的粘度;聚酯树脂的Tg。聚酯树脂的粘度和Tg一般随着酸值的降低而升高。所以在合成不同酸值的聚酯树脂时会使用不同的原材料和配方,以保证树脂有合适的粘度和Tg。低酸值树脂的使用:树脂的一些更换方便简单性质随着酸值的降低而变化;分散条件的强化注意固化剂的选择。

2.2.6黏度

与原材料的选择、树脂的酸值、树脂的支化度、对涂膜外观的要求有关。

2.2.7固化速度

与催化剂的种类及添加量、固化体系、端位官能团的类型及空间结构、树脂的酸值、对涂膜外观的要求有关。

2.2.8表面张力

与原材料的选择、聚酯树脂的分子量及其分布、聚酯树脂的配方设计有关。造成聚酯树脂差别的因素:(1)聚酯树脂的用途;(2)聚酯树脂使用的固化体系;(3)对聚酯树脂性能的要求;(4)使用的原材料;(5)聚酯树脂的生产工艺;(6)设备等。

2.3原材料,配方及生产工艺和聚酯树脂及粉末涂料产品质量的关系

可在现场发泡但也存在不足:发泡引诱时间短

2.3.1聚酯树脂使用的固化体系

不同固化体系聚酯树脂的差别主要表现在以下方面:树脂的官能度、树脂的玻璃化转变温度、树脂的粘度(反应过程中有无小分子物质产生)、树脂的固化速度、其它方面(如添加剂等)。

2.3.2聚酯树脂的生产工艺

升温速率、加热温度/时间、精馏塔的参数、抽真空的时间/真空度等

2.3.3设备

反应釜的形式、搅拌的形式、加热方式等

2.3.4聚酯树脂原材料

2.3.4.1聚酯树脂合成常用的原料

二元醇如新戊二醇、乙二醇、丙二醇、乙二醇醚、环己烷二甲醇、1,6-己二醇

多元醇如三羟甲基醇丙烷、丙三醇、季戊四醇

二元酸如对苯二甲酸、间苯二甲酸、己二酸、环己烷二羧酸、癸二酸

多元酸如偏苯三酸酐

2.3.4.2原材料对树脂性能的影响

— 官能度:多官能团的原材料能提高树脂的官能度,如:偏苯三酸酐、丙三醇、三羟甲基醇丙烷、季戊四醇

— 交联密度:能提高树脂交联密度的原材料如偏苯三酸酐、丙三醇、三羟甲基醇丙烷、季戊四醇

— 黏度:一些原材料可以提高树脂的黏度,如:新戊二醇;另一些原材料则会降低树脂的黏度,如:间苯二甲酸、己二酸、己二醇

— 玻璃化转变温度(Tg):一些原材料可以提高树脂的Tg,如:新戊二醇、对苯二甲酸、丙二醇、三羟甲基醇丙烷。另一些原材料则会降低树脂的Tg,如:间苯二甲酸、己二酸、乙二醇、己二醇

— 韧性:可以提高树脂韧性的原材料:己二酸、己二醇、对苯二甲酸。会降低树脂韧性的原材料:间苯二甲酸、新戊二醇、乙二醇、三羟甲基醇丙烷

— 冲击:可以提高树脂冲击性能的原材料:己二酸、对苯二甲酸、偏苯三酸酐、己二醇。会降低树脂冲击性能的原材料:间苯二甲酸、新戊二醇

— 耐候:提高树脂耐候性能的原材料:间苯二甲酸、偏苯三酸酐、新戊二醇;降低树脂耐候性能的原材料:己二酸、乙二醇、丙二醇

— 硬度:提高树脂硬度的原材料:间苯二甲酸、偏苯三酸酐。注意在使用含有三个官能团或以上的原料(无论酸或醇)时,对该类原料的添加量要特别注意,使用量过大会导致严重的胶化!!

2.4如何评价树脂的性能

2.4.1树脂的宏观指标

包括树脂的颜色、酸价、粘度、胶化时间、树脂的玻璃化转变温度、树脂颗粒的粒度分布等,分析方法有化学分析法(酸值,羟值)、物理(仪器)分析法:DSC,粘度计,胶化仪,测色仪。

注:胶化时间指粉末涂料在一定的温度下从熔化至产生胶凝的时间。胶化时间太短,粉末熔融后没能很好地流

平就凝胶了,造成涂膜不平整出现桔皮现象;胶化时间太长,粉末涂膜就会产生流挂,边角遮盖率降低。

2.4.2树脂的微观指标

包括分子量及其分布、未反应单体含量、杂质含量、官能团数等;树脂微观指标的分析方法有高效凝胶色谱(GPC)、核磁共振荡(NMR)、色质联谱(GC-MS)、红外(IR)等。

2.4.3成膜后的性能

涂膜性能:机械性能、光泽、流平、耐化学品性能、耐盐雾性能、耐候性。固化过程分析:DSC(差示量热扫描仪)、TGA(热重分析)、Rheometer(流变分析)

2.4.4其它方面

同一批次的稳定性、不同批次的稳定性、有无凝胶杂质,颗粒、反应是否完全等

2.5低温固化聚酯树脂的发展及存在的问题

目前聚酯树脂可以实现在摄氏120度条件下固化,但大多数低温固化聚酯树脂的固化温度集中在150度左右,PU体系的低温固化还比较困难,多用于制作纹理型粉末涂料,少量用于热敏性底材的涂装,如MDF,硬质塑料等.目前存在的困难:难以得到具有平整外观的粉末涂料(包括平高光和低光);使用低温固化聚酯树脂制作粉末涂料的工艺控制困难;制成的粉末涂料储存稳定性差(包括化学储存稳定性和物理储存稳定性)。

2.6功能性聚酯树脂的结构特点与应用

功能性聚酯树脂多通过接枝,改性,共混等方法,在聚酯树脂基体上引入具有特殊性能的基团,主要应用于一般聚酯树脂难于满足要求的应用领域。

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