EP基粉末涂料用固化促进剂的合成及研究

　　【中国市场调查网】摘要：以甲苯二异氰酸酯（TDI）和3-二甲氨基丙胺为单体、甲苯为溶剂，合成了一种环氧树脂（EP）基粉末涂料用固化促进剂甲苯-2，4-二[N，N-二甲氨基丙脲]。以凝胶时间为衡量指标，优选出促进剂的最佳用量。采用动态DSC（差示扫描量热）法研究了EP/固化剂/促进剂体系的固化反应动力学，并运用温度-升温速率（T-β）外推法求得该体系的固化工艺参数。结果表明：促进剂的最佳质量分数为3％（相对于EP而言），涂膜在165℃/5min条件下可完全固化；EP/固化剂/促进剂体系的表观活化能为80.295kJ/mol，反应级数为0.92，凝胶温度为64℃，固化温度为133℃，后固化温度为190℃。
　　
　　石伟，郑亚萍，惠飞渊
　　
　　（西北工业大学理学院应用化学系，陕西西安710072）
　　
　　关键词：环氧树脂；粉末涂料；固化剂；促进剂；动力学；参数
　　
　　中图分类号：TQ323.5文献标识码：A文章编号：1004－2849（2010）12－0023-05
　　
　　0·前言
　　
　　环氧树脂（EP）基粉末涂料的基体树脂是一种线性结构的EP预聚体，由于其具有易溶熔性而使用价值较低，故必须用固化剂等物质使其在一定条件下聚合呈不溶不熔的三维网状结构高聚物，才能提高其使用价值。促进剂的加入会使EP体系的固化反应温度降低、固化反应速率加快，为了使EP基粉末涂料的应用范围从耐热型基材（金属等）拓宽至热敏性基材（如塑料制品、纸张、纸板及木材等），必须对该体系的固化促进剂进行深入研究。
　　
　　目前作为EP基粉末涂料的固化促进剂种类偏少（主要包括咪唑及其盐类、咪唑和异氰酸酯的加成物、三苯基膦及其盐类等）[1-2]，并且使用咪唑类促进剂时涂膜易变黄[3]。本研究以自制的有机脲类作为EP基粉末涂料用固化促进剂，并优选出其最佳用量，采用动态DSC（差示扫描量热）法研究了EP/固化剂/促进剂体系的固化动力学过程和固化工艺参数，以期为提高后续产品的性能研究提供理论依据。
　　
　　1·试验部分
　　
　　1.1试验原料
　　
　　甲苯二异氰酸酯（TDI）、3-二甲氨基丙胺，天津市大茂化学试剂厂；甲苯，西安化学试剂厂；环氧树脂（CYD-014），大连齐化化工有限公司；酚类固化剂（PSG-01），西安大禾化工材料有限公司；二氧化钛（金红石型）、沉淀硫酸钡、流平剂、增韧剂，市售；以上均为工业级。
　　
　　1.2试验仪器
　　
　　FW100型高速万能粉碎机，北京科伟永兴仪器厂；GSJ-30型双螺杆挤出机，烟台市三立机械有限责任公司；DSC-2910型差示扫描量热分析仪，美国TA公司；300J型冲击试验机，深圳新三思材料检测有限公司；295-Ⅱ划格法附着力测试仪，德国Erichsen公司；胶化板，自制；RE-5298旋转蒸发器，上海洪纪仪器设备有限公司。
　　
　　1.3试验制备
　　
　　1.3.1促进剂甲苯-2，4-二[N，N-二甲氨基丙脲]的合成在四口烧瓶中加入87gTDI/甲苯溶液，安装回流装置，并逐滴加入102g3-二甲氨基丙胺/甲苯溶液（滴加速率为1滴/3s）；滴加完毕后继续反应2h，直至TDI反应完全（反应过程中通N2保护）；最后采用旋转蒸发器去除产物中的甲苯溶剂。
　　
　　1.3.2粉末涂料和测试用样品的制备将一定量的EP粉碎后，加入固化剂、固化促进剂、颜料（金红石型二氧化钛）、填料（沉淀硫酸钡）、流平剂和增韧剂等，充分混合均匀后进行熔融挤出；挤出片经冷却、破碎、粉碎和过筛后制成粉末涂料。采用静电喷涂法将粉末涂料喷涂在基体上，高温固化后对涂层进行各项性能测定。
　　
　　1.4测试与表征
　　
　　1.4.1基本性能测定
　　
　　（1）固化体系的热效应：采用动态DSC（差示扫描量热）法进行表征（N2气氛，载气流量为50mL/min，升温范围为0～300℃）。
　　
　　（2）凝胶时间：按照GB/T16995-1997标准，采用胶化板进行测定。
　　
　　1.4.2涂膜应用性能测定（1）外观：采用目测法观察涂层的平整性和色泽（有无气泡、开裂、缩孔和桔皮状花纹等现象）。（2）抗冲击性能：按照GB1732-1979标准，采用冲击试验机进行测定。
　　
　　（3）铅笔硬度：按照GB/T6739-1996标准测定。
　　
　　（4）附着力：按照GB/T9286-1999标准，采用附着力测试仪进行测定。

来源:中国环氧树脂与固化剂网