涂料技术基础 6课件

PMM学A 习交流PPT
PEMA
PBMA
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聚丙烯酸酯类，
主链α碳没有CH3取代，链旋 转不受限制，因
此强度显著下降，
韧性大幅提升
2000 1800 1600 1400 1200 1000
800 600 400 200
0
拉伸强度/MPa 断裂伸长率/%
聚丙烯酸甲酯
聚丙烯酸乙酯
聚丙烯酸丁酯
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• 丙烯酸树脂的优点：
• 耐光、耐候、抗紫外黄变，170~230oC不分解、不变色； • 耐酸碱、油脂、洗涤剂、耐腐蚀；
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丙烯酸树脂涂料
• 溶剂型涂料 • 水分散型涂料 • 水稀释型 • 粉末型
• 热塑性 • 热固性
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• 溶剂型涂料
•源自文库以有机溶剂为分散介质而制得的建筑涂料；
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• 3. 玻璃化温度Tg
• 丙烯酸树脂的Tg对漆膜的软化点、脆化点、发粘 温度、最低成膜温度均有直接关系；
• Tg随酯基碳原子数目的变化规律是：
• 甲基丙烯酸酯类：C1~C12，Tg↓；C12~C14， Tg↑； • 丙烯酸酯类： C1~C8，Tg↓；C8~C16， Tg↑ • Why？
• 含少量二甲基丙烯酸乙二醇酯 （EGDMA），导致分子量升高、分 布加宽、凝胶化；
• 丙烯酸羟乙酯（HEA）
• 有一定毒性；
• 一般用甲基丙烯酸羟丙酯 （HPMA）代替
• 工艺上HPMA是右面第四个的异构体：
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羟基单体的交联剂
• 自交联 • 三聚氰胺甲醛树
脂（MF） • 多异氰酸酯
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聚丙烯酸乙酯 聚丙烯酸丁酯
侧链长度与涂膜性能
Poly-2Ethylhexyl
acrylate
指标 黏性 硬度 伸长率 涂层间附着力 耐溶剂性
耐湿性 保光性 耐寒开裂性 耐UV
PMMA PBMA
PEA PBA
-
0
+
++
+++
++（塑-）
+ （塑0） 0
--
-
0
++
-
0
+
0
++（汽油、+ 焦油）
++
• 常温下进行 • 漆膜丰满、光泽； • 耐磨、耐刮伤； • 耐水、溶剂、化学腐蚀；
• 使用HDI的缩二脲等脂肪多 异氰酸酯，可增加耐热、 耐候、保光、柔韧性
性能、效用
选用单体种类
户外耐久性
甲基丙烯酸酯、丙烯酸酯
硬度
甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯、甲基丙烯酸、丙烯酸
柔软性
丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸-2-乙基己酯
耐刮伤
甲基丙烯酰胺、丙烯腈
耐水性
甲基丙烯酸甲酯、高级（碳数）酯、苯乙烯
耐溶剂、汽油、润滑剂 丙烯腈、甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酸
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丙烯酸树脂的交联反应
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羧基功能单体
• 甲基丙烯酸 • 丙烯酸
• （丙烯酸类）功能单体上如果带有羟基，则称为“羟基丙 烯酸”；带有另外一个羧基则称“羧基丙烯酸”：
• 羟基丙烯酸：氨基树脂作交联剂，耐候性、耐溶剂、固化快； • 羧基丙烯酸：环氧树脂作交联剂，柔韧性、金属粘接性好；固化、
耐候差；
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+
--
-（可低温烘干） 0
+
+++
++
+
0
--
-
0
+
+++
++
+
0
PEHA +++ +++ 0
++ ++ 0
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• 树脂材料中，韧性通过应力-应变曲线下的面积来 计算；
• 涂料，通过耐磨性、耐冲击性评价；主要取决于 聚合物的分子量
• 分子量越大，韧性、耐磨性越好； • 分子量100,000~200,000，韧性、耐磨变化不大； • 涂料粘度要求分子量不宜太高
耐UV特性突出；耐氧化、 在α氢，易被强氧化剂和
紫外特性（聚四氟乙烯）
自由基夺取
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300
拉伸强度/MPa 250 断裂伸长率/% 200
150
• 2. 机械性能
• 硬度、拉伸强度随侧链 增长而减小；
• 柔韧性、断裂伸长率随 侧链增大而增大；
100 50 0 聚甲基丙烯酸甲酯 聚甲基丙烯酸乙酯 聚甲基丙烯酸丁酯
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• 共聚物的玻璃化温度常采用Fox公式计算：
1 W1 W 2 W 3 ... Tg Tg1 Tg2 Tg3
• Wi是不同组分的质量分数
T g V1T g 1 V 2T g 2 V 3T g 3 ...
• Vi是体积分数
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• 其他共聚组分对性能、效用的影响：
• 缺点：污染环境、浪费能源，成本高；
• 优点：有一定的应用范围、自身性能明显的优势
• 丰满度、光泽度； • 溶剂比例可调，控制固化进程； • 树脂选择余地较大；
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• 水分散型涂料 （水分散粒剂，water dispersible granule；WDG ）
• 把可湿性粉剂或悬浮剂再造粒成水分散性粒剂。
• 丙烯酸树脂漆的交联反应决定了膜硬度、耐溶剂 型、耐化学药品、耐洗涤性；
• 在单体中混入功能单体，催化或加温进行自交联 或外交联，固化成膜；
• 主要的功能单体有：
• 羟基功能单体；羧基功能单体；环氧基功能单体； • 氨基功能单体；酰胺功能单体； • 烷氧功能单体
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羟基功能单体
• 甲基丙烯酸羟乙酯（HEMA）
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羧基单体的交联剂（交联反应）
• 以环氧为例，反应得到羟基丙烯酸树脂：
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热固性丙烯酸树脂与交联剂 的主要固化反应
• 羟基+多异氰酸酯 • 羟基+三聚氰胺甲醛树脂
• 羧基+环氧树脂 • 羧基+烷氧甲基树脂
• 环氧基+环氧基 • 环氧基+氨基树脂
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1. 羟基+多异氰酸酯 六亚甲基二异氰酸酯
• 防止粉粒在造粒过程中或成品贮存期间粉粒重新絮结成 粗粉粒，在配方中使用”隔离剂”
• 脱落率低，产品中不夹有粉末；流动性能好，使用方便， 无粉尘飞扬（消防安全）
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丙烯酸树脂结构与性能的关系
• 1. 化学稳定性
丙烯酸树脂耐水性、耐酸碱、耐氧化、化学腐蚀性优 异
甲基丙烯酸酯类无α氢， （无取代的）丙烯酸酯存
Coating Chp.2 Sec.6
Polyurethane Resin Coatings 丙烯酸树脂涂料
英晓光 2012
丙烯酸树脂acrylate
• 由丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯的均聚物或共聚物；
• Otto Rohm，1805 • Rohm & Hass Corp.，工业化1927 • 涂料：
• 1950，美国杜邦公司，热塑性丙烯酸树脂涂料，用于汽车涂装； • 1952年，加拿大工业公司，热固性丙烯酸树脂涂料；