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技术论文
功能性流平剂发展理论与活性液流
          宁波志华化学有限公司 夏志中 陈雷光 沈才女
摘要:本文介绍了粉末涂料流平剂现状和研发理论,着重阐述志华在理论指导下研发活性液体流平剂的性质和应用及其表现优良的性价比。
一、前言
不言而喻,流平剂是粉末涂料中最重要的助剂,它就是粉末涂料大菜肴中的盐。近几年来,中国粉末市场得到了迅速的发展,竞争相当激烈,这就要求提高产品质量,降低生产成本来适应;这就需要新的功能助剂来实现这一使命。流平剂的发展一直是粉末人所关注的事情,近几年来,流平剂虽有发展,但一直在冷菜热炒,没有多大的起色,所以,好的功能性流平剂的研发势在必行。
二、粉末涂料流平剂的现状
市场上供应的液体流平剂是纯聚丙烯酸丁酯共聚物。
市场上固体流平剂则是鱼龙混杂,归纳起来主要分为三大类:(1)以环氧作载体的(2)以聚酯作载体的(3)以气相二氧化硅为载体的。流平剂的添加量是由流平剂中聚丙烯丁酯的含量决定。前二者流平剂有效成分为15%左右,添加量在粉末的5%左右,后者有效成分为60-65%,添加量在粉末的1%左右。但是为追求更大大利润,一些生产商和贸易商,不惜用廉价的填料硫酸钡、碳酸镉来填充作为载体,再辅助以加些润滑材料,造成了粉末质量不稳定,并给粉末技术员也带来了不少困难和麻烦,同时,也失去了粉末助剂的意义——用最小的量发挥最大的作用。
这些粉末涂料流平剂在一定程度上带给了粉末市场虚假的荣耀光环,但最后损害的还是那些粉末厂家的利益,而广东、福建一些稍有知名度的企业已基本上用液体流平剂。
粉末助剂厂家有必要研发一种具有高性能的流平剂来规范这一市场。
三、功能性粉末流平剂研发理论
(一)利用丙烯基双键聚合原理,在流平剂丙烯酸丁酯共聚的分子键中,嫁接一些功能基团,常见的有羟基、羧基、胺基等,它们能与环氧基进行如下形式的结合:
1、含羧基流平剂与环氧基结合:
 
2、含羟基流平剂与环氧基结合:
 
3、含胺基流平剂与环氧基结合:
 
 
备注:R-聚丙烯酸丁酯化合物
      环氧基包括环氧树脂和纯聚酯中TGIC
这一些结合过程中,促进流平剂与树脂分子结合在一起,带动树脂的流动,提高附着力,对涂膜的平整性等有一定的好处。
常见的单体有:
 
单  体
作     用
甲基丙烯酸甲酯
润湿、采光
丙烯酸羟乙酯
附着力、光泽
丙烯酸
光泽、润湿
乙烯基硅油
抗干扰、耐老化
不饱和脂肪酸
润湿、分散
丙烯酸异辛酯
润湿、流平
 
这些功能性单体的玻璃化温度比流平剂丙烯酸丁酯高,添加量不宜大于5%,否则会造成粘度过大和配方的比例。
当然我们要通过研究要找到一种更好的功能性单体。
(二)通过一种高级表面活性剂与丙烯酸丁酯共聚物进行复配能降低流平剂粘度,同时起到促流平、润湿分散、提高附着力等深合功能作用,起到一种很好的协同作用。
这一类国内一直在探索中,像氢化化蓖麻油、聚乙烯蜡、EBS等仅仅停留在固体流平剂上,而且作用也不十分明显,只起到一些润滑作用,过量还有副作用。
国外有LA流平剂,一种脂肪酸蜡有机聚合物,与丙烯酸丁酯共聚物复合使用,能起到很好的作用,改善涂料基料的润湿性能,有利于树脂和填料融合以及涂料对基材的铺展。据说可以达到类似溶剂型涂料的光滑凭证的涂膜效果。
志华化学经过数百次的使用验证:根据以上原理一、已成功开发PV99高效流平剂;根据以上原理二、成功研发高性价比的活性液体流平剂。
四、活性液体流平剂
活性液体流平剂一进入市场,就得了国内某些著名粉末厂家的认可,它是一种高级表面活性剂K-300与改性聚丙烯酸丁酯的复配物。
高级表面活性剂K-300,具有以下适合粉末涂料的特点:
1、耐高温,在300℃以下,不挥发,不分解。
2、稳定性好,不与其他助剂及树脂反应。
该表面活性剂作为功能性流平剂更具有以下优点:
1、配伍性好,如高级有机脂肪基具有对树脂、颜料及聚丙烯丁酯有一定的相溶性,其另一极性基团对填料有强大的亲和作用。
2、高度润滑系数。在粉末成膜过程中,迁移到涂膜表面形成单分子层,降低涂膜表面张力和表面摩擦系数并提高其抗划伤性能。
3、抗静电性。表面活性剂由亲水基吸附空气中的水分使表面活性剂产生极化,形成一种极薄的亲电层,产生静电泄漏的通道。
4、抗干扰性。不同厂家品牌的流平剂会产生一定的干扰,经过实践,本品具有较好的抗干扰性。
5、促流平。降低体系的粘度,同时促使整个粉末体系的表面张力,相对均一恒定。
改性聚丙烯酸丁酯具有更均一的分子量,更低的低挥发物。
活性流平剂技术指标:
外观:无色液体(常温)
粘度:50℃/mPa·s        2500~4000
有效成份:                 ≥98%
挥发份:                  ≤0.10%
 
活性液体流平剂与通用性液体流平剂比较(表1)
表1:活性液体流平剂与通用液体流平剂比较
材料名称
混合型(平光)
 
 
 
 
配方1
配方2
配方3
配方4
配方5
配方6
配方7
配方8
配方9
配方10   
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
聚酯树脂
270
270
570
570
525
525
470
470
5
5
环氧树脂
270
270
/
/
/
/
/
/
550
550
TGIC
/
/
/
/
/
/
5
5
/
/
羟烷基酰胺
/
/
30
30
20
20
/
/
/
/
活性液体流平剂
/
6.5
/
6.5
/
6.5
/
6.5
/
6.5
通用液体流平剂
6.5
/
6.5
/
6.5
/
6.5
/
6.5
/
增光剂
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
D68消光剂
/
/
/
/
/
/
/
/
50
50
丙烯酸消光树脂
/
/
/
/
85
85
110
110
/
/
安息香
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
硫酸钡
360
360
200
200
190
190
380
380
350
350
金红石钛白粉
50
50
150
150
150
150
/
/
/
/
颜料
15
15
15
15
15
15
10
10
10
10
冲击强度(kg*cm)
50
50
50
50
40
50
50
50
40
50
光泽(60°)
89
92
87
90
18
18
5
5
5
5
流平性
一般
一般
一般
一般
一般
涂膜清晰度
一般
清晰
有针孔
清晰
无针孔
表面
粗糙
清晰
表面细腻
表面
粗糙
清晰
表面细腻
表面
粗糙
清晰
表面细腻
经过大量的实践,由上表可知,活性液体流平剂在同等条件下比普通液体流平剂具备更大的优势,尤其在羟烷基体系和消光体系中对膜表现出来的作用更加明显,活性液体流平剂中二种有效成分良好协同作用,使它具有更好的性价比。
活性液体流平剂在平光粉中,能提高光泽,在消光粉中对涂膜性能更大帮助。但不提高光泽,可解释为它对消光树脂固化速率不同产生的凹凸面和它的漫反射,但其迁移的单分子层对膜起到像涂了一层油脂似的,且封闭性好。
五、结论
    志华化学的活性流平剂是结合当前功能性流平剂先进理念成功研发,已经过长期的实践和客户应用,通用性强,性价比高,是粉末流平剂市场和当前混乱状况中的一大亮点。
发布时间:2009-11-10
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