流平劑的作用
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加入流平劑會影響涂膜的外觀、層間附著力和再涂性。常規(guī)的流平劑有丙烯酸共聚物、有機(jī)硅和氟碳表面活性劑三類。以甲基丙烯酸酯作為單體的均聚物和共聚物通常可作為流平劑,通過控制它們同基料樹脂的不相容的程度來起到流平的作用。選擇不同的單體,控制平均分子量和用不同的官能團(tuán)改性都可改變流平效果。有機(jī)硅類流平劑的表面張力低,表面活性極高,這是因為有機(jī)硅可在表面上富集大量的甲基基團(tuán)。新一代的有機(jī)硅流平劑常用聚醚改性、聚酯改性或烷基改性。除此之外,還可通過調(diào)節(jié)分子量和硅含量來達(dá)到調(diào)節(jié)流平劑性能的目的。氟碳類流平劑是所有流平劑中對降低表面張力最有效的,但是存在再涂時易起泡的缺點(diǎn)。
本文主要討論以丙烯酸共聚物為基料的流平劑,考察水性汽車涂料體系中的中涂漆用流平劑的最優(yōu)化。試驗的中涂漆配方采用水性聚酯樹脂與氨基樹脂拼用。
顏料和填料直接分散在中和好的水性聚酯樹脂基料中,調(diào)節(jié)pH值到810~814,以去離子水調(diào)節(jié)粘度到0112Pa·s。我們對4種丙烯酸類流平劑進(jìn)行了比較:A為未改性的丙烯酸樹脂;B為含羥基丙烯酸樹脂;C為氟改性的丙烯酸樹脂;D為氟改性的含羥基丙烯酸樹脂。評估流平劑對涂料的流平性和防縮孔的影響。考察了流平劑的分子量、極性(以羥基含量體現(xiàn))、氟改性、固化溫度及流平劑用量(012%、014%、016%,以涂料總量計) 對涂膜性能的影響。評估的方法是:將中涂漆涂布在玻璃板上,室溫閃干10min,然后于150℃烘烤20min,最后于190℃下過烘烤20min(過烘烤條件是對金屬底漆而言)。通過考察涂膜的光澤和缺陷評估流平劑的效果。測試結(jié)果以0~5表示,0最佳。
結(jié)果與討論測試結(jié)果分別見圖1~3??v坐標(biāo)由0~5表明涂膜的缺陷程度。每張小圖表的橫坐標(biāo)以0~3表示三個不同的羥基含量。從左到右四欄分別表示不同的氟含量,最左的一欄為0氟含量,最右一欄為最高氟含量。每張圖表中的每一行表示某個特定分子量,最上一行為低分子量,大約3000~5000,中間一行為中等分子量,約15000~20000,最下一行為高分子量,約50000~100000。
A.類流平劑是未任何改性的低分子量的聚合物,它的流平作用和防魚眼作用較差。在較高溫烘烤時有明顯的遷移,導(dǎo)致涂膜表面出現(xiàn)發(fā)粘和浮油的現(xiàn)象。當(dāng)流平劑的分子量增大時,流平效果明顯改善,遷移也得到有效抑制。高分子量的流平劑具有高親油性,其用量過高時,引起光澤下降,魚眼增多。這是由于流平劑同基料樹脂的不相容性造成的。A類流平劑會降低耐石擊性,尤其是其用量較大和過烘烤的狀態(tài)下這方面的影響更明顯。B類流平劑改善了聚合物的極性。當(dāng)極性較低時,流平性很好。羥基含量高的流平劑幾乎無流平性,這是由于分子內(nèi)和分子間力超過其他合力,使得流平劑無法移動到涂膜的表面。如果增大高極性流平劑的分子量,則會造成涂膜失光。
B.類流平劑的分子量從中到高時,對再涂附著力有很大影響。低分子量的B類流平劑在高用量和過烘烤的情況下輕微影響涂膜的耐石擊性。
C.類流平劑的流平性極好,但是遷移程度高。如其用量大并在高溫下烘烤,涂膜有發(fā)粘的現(xiàn)象。氟改性流平劑非常高效,只需加入少量即可有明顯效果。但這類助劑的層間附著力較差,耐石擊性和劃格法附著力差,不適用于多層涂料。
D.類流平劑比無氟改性的流平劑高效得多。它只有在低可交聯(lián)極性基團(tuán)、高氟含量,并且在高溫下烘烤才會發(fā)生遷移。在廣泛的分子量范圍和寬極性基團(tuán)含量的范圍內(nèi),該類流平劑的效果都極好。只有在高分子量,高氟含量并低羥基含量時才會造成涂膜失光。就再涂性而言,只有當(dāng)氟含量高、羥基含量低時才有影響。
流平劑的分子量對涂膜流平性和再涂性的影響是相同的。羥基含量增加會改善涂膜的附著力,但對流平性有負(fù)面影響。氟含量增加可改善涂膜流平性,但會降低附著力。適宜的氟含量和羥基含量的結(jié)合,可達(dá)到優(yōu)異的流平性的同時也不降低涂膜的附著力。
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