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标准答案

聚已内酯改性环氧树脂的其水性涂料配方?

中高相对分子质量的环氧树脂具有优异的耐化学性及耐腐蚀性能,广泛应用于溶剂型和水性涂料中。然而由于通过环氧树脂的仲羟基实现交联,需要高温烘烤或延长烘烤时间,制得的涂膜脆性太大。通过对环氧树脂进行改性,用CAPA2054聚已内酯进行扩链或者冷拼,制备的环氧烘烤涂料柔韧性好,这两种方法都不会缩短烘烤时间或者降低烘烤温度。

    聚已内酯接枝到环氧树脂的仲羟基上,生成分子主链,酯化的侧链由伯羟基封端。当聚已内酯在中等温度下和环氧树脂酯化时,大量环氧基团末发生反应,这样得到的材料可用于制备粉末涂料和溶剂型涂料以及用作树脂中间体。

    1聚已环氧树脂

    将环氧树脂放人带有搅拌器,氮气导管、冷凝回流管和真空蒸馏装置的反应器中,加入5%~10%的二甲苯溶液熔融回流。在抽真空条件下,升温至 120~40℃,除去环氧树脂中的水分和二甲苯。然后降温至100℃,加入聚已内酯和催化剂溶液(10%辛酸亚锡二甲苯溶液),催化剂用量在0~×10- 4。然后升温至145℃反应1h,再升温至155qC继续反应,当残留的聚已内酯含量降至o.5%时,开始抽真空,使其含量继续降至o.1%以下,停止反应,将树脂冷却,用溶剂稀释或熔融倾倒在托盘上。对3个不同生产商生产的环氧树脂在155~C条件下通过加入50×l0-6酸亚锡催化剂进行了改性,反应时间从7~17h不等,环氧官能团损失在7%~17%之间。

    如果先用胺或者酸使得环氧基团开环,则可以制得低粘度树脂。通过上述方法,我们可以制备3种类型的树脂体系,即阳离子、阴离子水性涂料和溶剂型涂料。

    2阳离子水性涂料

    仲胺与环氧树脂反应可生成叔胺,当叔胺被中和后,提供了树脂水溶性,胺化的环氧树脂均可用聚已内酯改性,使得环氧树脂的仲羟基转化成伯羟基。

    2.1胺加成物的制备

    将544.7R环氧树脂Epikote1004(当量895.7)和50g二甲苯加入装有搅拌器、冷凝回流装置,氮气导管的反应器中,将混合物加热至 60%,加入45.3g二乙胺,升温至120℃并保持1h。然后将树脂冷却并加入1:1二甲苯/甲基异丁基酮混合物稀释至75%固含量,称树脂A。

    2.2聚已内酯改性树脂的制备

    上述树脂溶液中的水分和二甲苯通过迪安—斯达克冷凝管抽真空,100~120℃下被除去。将150g聚已内酯及0.015g辛酸亚锡加入树脂溶液中,加热至155%,使聚己内酯与树脂中的仲羟基发生反应。反应6h以后,再加入0.015g辛酸亚锚,当游离的聚已内酯含量低于0.1%时(由气相色谱法分析),反应8~10h,将树脂冷却并加入1:1二甲苯/甲基异丁基酮溶液稀释至75%固含量,称树脂B。

    2.3阳离子水性涂料体系的制备

    阳离子水性涂料体系配方见表1。

    表1阳离子水性涂料的配方

    组成AB

    树脂A40.00-

    聚已内酯改性树脂(树脂B)-40.00

    IPDIB1065(75%二甲苯/甲基异丁基酮溶液)(1:1)13.3113.31

    冰醋酸1.851.49

    去离子水44.8045.16

    FC1350.040.04

    将环氧树脂和封闭异氰酸酯溶液、乙酸溶液混合。经中和的树脂混合物加入高速搅拌器中分散,然后在水中稀释至40%的固含量,再加入氟碳流动剂。将涂料涂在经磷酸盐化处理、厚度为0.9mm的铝制平板上,开成12μ厚的漆膜。表2列出了在195℃下经烘烤10min,20min和30min后涂膜的耐溶剂性,表3列出了在195℃下固化30min后涂膜的物理性能。

    表2阳离子水性涂料的耐溶剂性

    耐溶剂性烘烤时间,min

    102030

    涂膜A耐丁酮擦拭次数01115

    涂膜B耐丁酮擦拭次数104770

    表3阳离子水性涂膜的物理性能

    检测项目涂膜A涂膜B

    铅笔硬度,H33

    背面冲击强度(英尺·磅)120>160

    柔韧性(180oT型变曲),T31.5

    从表中结果可见,经过聚已内酯改性的涂料和未经改性的涂料相比,前者耐溶剂性提高,这表明伯羟基与封闭异氰酸酯反应更容易。而且,在保持良好的漆膜硬度的同时,用聚已内酯改性的涂料在柔韧性和耐冲击性等方面都有所改善。

    将以上两种树脂用于阴极电泳涂料进行对比,采用同样的制备方法,只是用封闭的DesmodurKL52544代替封闭的IPDI。这两种涂料都稀释到 25%固含量,并施工到阳离子带电板上,含有聚已内酯的涂料,虽然胺含量低,仍然表面出很好的均镀能力,同时烘烤时具有更好的流动性、光泽度、柔韧性和耐冲击性。

    3阴离子水性涂料

    用聚已内酯改性的环氧树脂与酸酐,如邻苯二甲酸酐1,2,4-苯三酸酐反应制备阴离子水性涂料。

    3.1羧基树脂的制备

    将627.1g环氧树脂Epikote1004;122.5g叔碳酸缩水甘油酯E-10;50g二甲苯胺称量后加入装有搅拌器、冷凝回流管、氮气阀和加热控制器的反应器中,然后加热至140℃,反应4h,直到树脂酸值低于2mgKOH/g,停止反应。体系中的二甲苯和水在140℃真空条件下,用迪安-斯达克冷凝器除去。

    将混合物冷却至100℃,加入156.8g聚已内酯和0.025g辛酸亚锡,升温155℃,使聚已内酯与辛酸亚锡,继续反应,使用聚已内酯的含量低于 0.1%,停止反应(使用气相色谱测定,反应时间在8~10h)。将树脂冷却至80℃,加入93.6g1,2,4-苯三酸酐和2.5g苄基二甲胺,缓慢升温至160℃,并在该温度下反应,直至树脂酸值达到55mgKOH/g,冷却后用2-丁氧基乙醇将其稀释至75%固含量(树脂F)。

    3.2阴离子水性涂料的制备

    阴离子水性涂料的配方见表4。

    表4阴离子水性涂料的配方

    组成质量分数,%

    聚已内酯改性的阴离子环氧树脂(75%固含量)(树脂F)47.76

    HMMM8.96

    二甲基乙醇胺3.13

    PTSA(25%正丁醇,用二甲基乙醇胺中和)0.90

    2-丁氧基乙醇4.78

    去离子水34.47

    总计100.0

    先将树脂、添加剂、助溶剂混合,经高速分散机分散后,用水稀释到45%固含量。将所制得的涂料应用于0.9mm的钢板防腐,并在160℃烘烤30min,制得20μm厚的漆膜,其性能见表5。

    表5阴离子水性涂料漆膜的性能

    检测项目性能指标

    铅笔硬度,H3

    耐丁酮擦拭,次数>100

    背面冲击强度(英尺·磅)140

    柔韧性(180oT型弯曲),T2

    4溶剂型环氧涂料

    在溶剂型烤漆中,环氧树脂也可以用上述方法进行类似的改性,但使用酸而不是胺类对环氧树脂进行开环。

    4.1环氧酯的制备

    660.0g环氧树脂Epikote1007(环当量1993);49.8g叔碳酸缩水甘油酯E-10;50g二甲苯和0.3g苄基二甲胺称量后,加入装有搅拌器、冷凝回流管、氮气阀和加热控制器的反应器中,加热至140℃,反应4h,使得树脂酸值低于2mgKOH/g,停止反应。

    制备的环氧树脂冷却后用二甲苯(2-乙氧基醋酸乙醋)稀释至60%固含量,作为树脂D备用,或者直接进行下一步聚已内酯改性。 

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已被采纳为答案 回答者:jvduo | 2008/11/21
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