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自清潔粉末涂料的研究與開(kāi)發(fā)

嘉峪檢測(cè)網(wǎng)        2018-01-15 22:10

摘要:本文主要討論一種具有疏油拒水、自清潔、抗涂鴉功能的粉末涂料的研究與開(kāi)發(fā)。該種新型功能涂料基于一種硅改性丙烯酸樹(shù)脂,具有憎油、憎水、憎灰塵和自潔性強(qiáng)的性能,它的涂膜對(duì)水的接觸角度為85-105°,表面光滑,粘附性小,極易清洗,不易被污染,具有自我潤(rùn)滑性能與低摩擦性能,也具有一定的耐擦洗等性能,但是價(jià)格比較昂貴。通過(guò)控制硅改性丙烯酸樹(shù)脂的添加量和采用干混工藝等加工方式,可以在降低硅改性丙烯酸樹(shù)脂的含量的同時(shí)達(dá)到一個(gè)比較優(yōu)良的自清潔效果,大大降低了配方成本。

 

粉末涂料作為環(huán)境友好型涂料的典型代表,在各行各業(yè)的應(yīng)用日趨廣泛,近年來(lái)在家具家電和IT行業(yè)上的應(yīng)用很受市場(chǎng)歡迎。小到廚房中必備的油煙機(jī),大到通訊行業(yè)內(nèi)戶外基站,粉末涂料都作為他們的外表面起到了保護(hù)層的作用。但是各行各業(yè)日益增長(zhǎng)的對(duì)涂膜性能的追求,也不斷向粉末涂料提出了新的要求。例如油煙機(jī)的工作環(huán)境比較惡劣,經(jīng)常受到高溫油氣油污的侵蝕,久而久之會(huì)造成油污沉積在油煙機(jī)外殼表面,常規(guī)的粉末涂料一般具有一定的親油性,油滴接觸到涂膜表面以后,會(huì)立即展開(kāi)并粘附在其表面,普通擦拭并不能完全去除油污,久而久之油污就會(huì)變得越來(lái)越難以清洗,既影響健康又影響外觀。這樣就要求外殼的涂膜具有疏油,易清潔,耐擦洗,耐洗潔劑等性能。通訊行業(yè)內(nèi)的基站和通訊設(shè)備的機(jī)柜同樣需要外表面具有良好的易清潔性能,并且還要求涂膜具有良好的耐候性能。為此,開(kāi)發(fā)一款具有自清潔功能的新型粉末涂料有很大的實(shí)用價(jià)值和廣闊的市場(chǎng)前景。

1 含羥基官能團(tuán)的硅改性丙烯酸樹(shù)脂體系

文中涉及的含功能基團(tuán)的硅改性丙烯酸樹(shù)脂分為兩類,一類是帶有羥基的硅改性丙烯酸樹(shù)脂,另一類是帶有環(huán)氧基官能團(tuán)的,分別應(yīng)用與不同的基體樹(shù)脂體系。兩類樹(shù)脂都具有一種基本的結(jié)構(gòu),如圖1所示:

自清潔粉末涂料的研究與開(kāi)發(fā)

圖1:含羥基官能團(tuán)的硅改性丙烯酸樹(shù)脂及其固化反應(yīng)示意圖

 

首先這類樹(shù)脂的骨架結(jié)構(gòu)是長(zhǎng)鏈的丙烯酸,這也是樹(shù)脂的主體結(jié)構(gòu),然后主鏈的兩側(cè)分別是功能性硅鏈段和反應(yīng)性官能團(tuán),硅鏈段起到了實(shí)現(xiàn)自清潔功能的作用,反應(yīng)性官能團(tuán)可以與適當(dāng)?shù)墓袒瘎┓磻?yīng),使樹(shù)脂自固化或者交聯(lián)到基體粉末涂料體系當(dāng)中去,使得功能性硅得以最大限度的發(fā)揮功效,并且化學(xué)交聯(lián)以后,也能使此種涂料的使用壽命大大延長(zhǎng)。

下面先介紹含羥基官能團(tuán)的硅改性丙烯酸樹(shù)脂,并且這種自清潔丙烯酸樹(shù)脂當(dāng)作主體使用的性能,把自清潔丙烯酸樹(shù)脂當(dāng)作主體使用雖然成本較高,但是自清潔功能基團(tuán)的有效成分最高,自清潔效果也最好。

表1:含羥基官能團(tuán)的硅改性丙烯酸樹(shù)脂體系的基本配方

原料

配比

原料備注

中羥值硅改性羥基丙烯酸樹(shù)脂

200~350

羥值100左右

高羥值硅改性羥基丙烯酸樹(shù)脂

150~200

羥值250左右

異氰酸酯固化劑

300~450

NCO含量:15%

流平劑

10

丙烯酸共聚物

安息香

5

苯偶姻

催化劑

2

DBT類

顏料份

以產(chǎn)品顏色而定

顏色對(duì)產(chǎn)品耐候性有著關(guān)鍵性的影響

填料

適量

鋇的填充基料

總量

1000

 

固化條件:15min@200℃

 

此體系具有非常優(yōu)異的自清潔性能,普通的水性筆和油性筆很難寫(xiě)到涂膜上去,寫(xiě)上去之后字跡會(huì)自動(dòng)收縮成小液滴,用普通的布或者餐巾紙可以毫無(wú)費(fèi)力的完全擦去(圖2),等到油性筆中容易完全揮發(fā)干以后,仍可以不太費(fèi)力的擦去所有印記。并且這種抗涂鴉效果可以保持相當(dāng)一段時(shí)間,反復(fù)書(shū)寫(xiě)并擦拭100次以后,涂膜仍有相當(dāng)好的抗涂鴉效果。水接觸角測(cè)試表明,此體系涂膜的水接觸角達(dá)到了101.17°(圖3),具有比較高的疏水性,水滴在涂膜表面會(huì)自動(dòng)收縮成圓形,并且流動(dòng)性相當(dāng)好,會(huì)有類似于荷葉表面的效果。此體系的疏油性也相當(dāng)優(yōu)秀,食用油油滴滴在涂膜表面之后,會(huì)迅速收縮成圓形,將涂膜稍微傾斜一個(gè)角度,油滴就會(huì)由于重力滑落到涂膜邊緣并流走,涂膜上完全不會(huì)粘附油漬。

自清潔粉末涂料的研究與開(kāi)發(fā)

圖2:羥基官能團(tuán)的硅改性丙烯酸體系對(duì)油性筆的抗涂鴉性,擦拭前(左),擦拭后(右)

 

自清潔粉末涂料的研究與開(kāi)發(fā)

圖3:羥基官能團(tuán)的硅改性丙烯酸體系涂膜的水接觸角,老化前(左),UVB200小時(shí)老化后(右)

 

但是含羥基官能團(tuán)的硅改性丙烯酸體系也具有聚氨酯體系的通病,涂膜硬度較高導(dǎo)致機(jī)械性能較差,雖然可以通過(guò)固化劑和催化劑來(lái)調(diào)整交聯(lián)密度,使機(jī)械性能得到一定的改善,但是終究機(jī)械性能很難提高很多。從耐候性能上來(lái)看,聚氨酯體系也并不是太好,在200小時(shí)UVB老化之后,涂膜水接觸角衰退到了84.54°(圖3),自清潔性能大大降低,并且色差和保光率數(shù)據(jù)也不是太好。而且此體系的生產(chǎn)穩(wěn)定性較差,從而在實(shí)際應(yīng)用中受到一定的限制。

 

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來(lái)源:AnyTesting

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