氨基樹脂與丙烯酸樹脂的搭配比例
發(fā)布時(shí)間:
2019-08-13
氨基烤漆因?yàn)槠渥陨斫宦?lián)密度高、高固低粘等特性，使得漆膜具有豐滿度高、光澤高、硬度高、鮮映性好、耐油好、耐堿好、耐水好、耐磨好等特點(diǎn)，因此氨基烤漆得到很廣泛的應(yīng)用。而氨基樹脂做為氨基烤漆中的交聯(lián)劑，在氨基烤漆涂料中占有比例就顯得至關(guān)重要，那么究竟如何設(shè)定氨基樹脂在涂料配方中的含量呢？下面我們就來探討一下。
首先，我們來了解一下氨基樹脂的種類、構(gòu)成及其特點(diǎn)。
氨基按結(jié)構(gòu)單元，可以分為（1）脲醛樹脂，（2）三聚氰胺甲醛樹脂，（3）苯代三聚氰胺甲醛樹脂。而因?yàn)榱u甲基的極性是非常大，如果不進(jìn)行醚化的話，這三類樹脂難以溶解于有機(jī)溶劑，與丙烯酸樹脂、聚酯樹脂、醇酸樹脂等的相溶性也不好，故一般要用甲醇或丁醇對(duì)其進(jìn)行醚化，使之降低極性，從而能溶于有機(jī)溶劑的同時(shí)與丙烯酸樹脂、聚酯樹脂、醇酸樹脂等具有良好的相溶性。而根據(jù)醚化度的不同，又分為部份醚化、高醚化及完全醚化幾大類，醚化度越高極性往往越低。其中，氨基樹脂參加反應(yīng)的基團(tuán)主要是亞氨基、羥甲基、烷氧基，其中，亞甲基和羥甲基可以自交聯(lián)，而羥甲基在自交聯(lián)的同時(shí)，又是與主體樹脂的主要反應(yīng)基團(tuán)；烷氧基則是在有酸的情況，水解成羥甲基，再參加反應(yīng)。
其次，考慮到主體樹脂和氨基樹脂的反應(yīng)基團(tuán)。
一般來說，主體樹脂（丙烯酸樹脂、聚酯樹脂、醇酸樹脂等）上面的羥基、羧基、亞氨基等等基團(tuán)是交聯(lián)用的，但很多時(shí)候，這些基團(tuán)又提供著與底材產(chǎn)生附著力的作用，所以當(dāng)氨基樹脂的與主體樹脂進(jìn)行交聯(lián)后，很多極性基團(tuán)被反應(yīng)掉后，會(huì)影響到附著力，所以，對(duì)于氨基樹脂來說，脲醛樹脂更適合用在底漆烤漆中，而三聚氰胺甲醛樹脂和苯代三聚氰胺甲醛樹脂則用在中涂和面漆中。故此，在一些涂料中，要選擇氨基樹脂過量或主體樹脂過量，使其保留一定量的極性基團(tuán)，保持附著力，這是很多時(shí)候都要優(yōu)先考慮的。
最后，考慮到氨基上面基團(tuán)反應(yīng)活性的影響。
一般來說，在不同的反應(yīng)溫度和不同量的酸觸媒作用下，氨基樹脂的各個(gè)基團(tuán)的反應(yīng)機(jī)理是不同的，有時(shí)候更便向于自聚，有時(shí)候更偏向于交聯(lián)，在這種情況下，所得到的漆膜的性能就千差萬別了，做為一個(gè)涂料工程師，應(yīng)該對(duì)于氨基樹脂中的反應(yīng)活性有一個(gè)深刻的認(rèn)識(shí)，能夠在宏觀上對(duì)“氨基樹脂自交聯(lián)和與主體樹脂的交聯(lián)的程度”、“氨基樹脂和主體樹脂上的極性基團(tuán)的保留量”有一個(gè)理想的評(píng)價(jià)，這才能使所得到的漆膜達(dá)到一個(gè)完美的結(jié)果。就像漆膜耐水性能的提高一樣，一方面要保留一定的活性基團(tuán)與底材產(chǎn)生牢固的化學(xué)作用力，另一方面還要盡量使活性基團(tuán)盡量少，使與水的親和力減小，這就是一個(gè)很復(fù)雜的結(jié)果。
綜上所述：
例如，對(duì)于含有2.34%羥基百分含量和酸值＝＜8mg/g的一款熱固性樹脂CFR8060，該如何選擇氨基樹脂的用量呢？
經(jīng)計(jì)算100g的CFR8060中含有的羥基摩爾量為0.08mol和羧基摩爾量0.014mol(可忽略不計(jì)，只起到提高烷氧基水解作用)，假若我們選擇只六氧基三聚氰胺甲醛樹脂的話，而且，考慮到六甲氧基三聚氰胺甲醛樹脂中的六個(gè)甲氧基全部與羥基反應(yīng)掉的話，那就是只需要0.08/6＝0.013mol的HMMM，換算成質(zhì)量就是300*0.013＝4g，換句話說，說法是說我們100g的CFR8060中所含有的羥基，如果全都與甲氧基進(jìn)行反應(yīng)的話，需要4g的HMMM，那么形成的漆膜是最好的，但是考慮到分子量的大小，一般來說，HMMM的用量要大一些。像HMMM，我們一般控制固體份比例為7：1，而不是15：1，一般來說，假若是丙烯酸樹脂的話，因?yàn)楸┧針渲肿恿枯^大，而單體型HMMM分子量較小，所以要想充分反應(yīng)，HMMM的量，應(yīng)該過量不少，有的時(shí)候，甚至是取固體份的3：1，使其有許多甲氧基保留住不反應(yīng)。而對(duì)于高亞氨基的樹脂的用量，與丁醚化氨基樹脂的用量類似，考慮到亞氨基與羥甲基的自交聯(lián)的情況，一般氨基樹脂的用量適當(dāng)要提高一下，一般是控制在主體樹脂：氨基樹脂＝（1.7：1~4：1），基于溫度越高，更容易傾向于自交聯(lián)，所以當(dāng)溫度越高時(shí)，氨基樹脂的量應(yīng)該有所提高，一般保持在比例的上限，這樣才能保證交聯(lián)反應(yīng)的有效性。另外，與過主體樹脂中含有的羥基量多，氨基樹脂的比例也應(yīng)相應(yīng)的提高。
溫度低限
溫度高限
有酸
無酸
單體型完全甲醚化氨基樹脂HMMM
3：1~5：1
5：1~7：1
3：1~5：1
5：1~7：1
聚合型部份甲醚化氨基樹脂
2.5：1~4：1
2.5：1~4：1
2.5：1~5：1
2.5：1~5：1
高亞氨基高醚化氨基樹脂
1.5~3：1
1.5~3：1
1.5~3：1
1.5~3：1
混合醚化氨基樹脂
2：1~4：1
2：1~4：1
2：1~4：1
2：1~4：1
丁醚化氨基樹脂
1.7：1~4：1
1.7：1~4：1
1.7：1~4：1
1.7：1~4：1
甲醚化脲醛樹脂
1.7：1~4：1
1.7：1~4：1
1.7：1~4：1
1.7：1~4：1
當(dāng)然，主體樹脂上面的基團(tuán)的活性，也將影響到氨基樹脂的用量，所以上面表格中的比例，只是個(gè)理論上的總結(jié)，具體是多少，還要考慮到具體實(shí)驗(yàn)情況。
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