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聚乙烯蜡小编为您分析涂料树脂的相溶性探讨(一)

返回列表 来源: 发布日期: 2019.02.27

涂料是我们日常应用较为广泛的一种材料,下面青岛赛诺聚乙烯蜡为您分析涂料树脂的相容性的探讨,本文篇幅较长,分为两部分,本文为第一部分。

不同聚合物之间共混以提高材料的性能,是己经被广泛采用的方法。在涂料产品中使用混合树脂要比高分子材料使用得更早。但是涂料树脂结构复杂,且多为热固性,理论研究比较少,近些年来,随着涂料科技的发展,其树脂的微观结构,形态学以及粘弹性等方面的研究日见深入。尽管有关这方面的基础理论与方法大都来自高分子学科,但与高分子相比较,涂料树脂有其特点,同时涂料性能的要求与高分子材料也不同,所以对涂料树脂共混的相容性的研究是很重要的,可为新产品的开发提供依据。 
1  树脂相容性对性能的影响 
为了满足不同底材上涂层的各种性能,涂料树脂需要不同树脂共混。例如醇酸/氨基、醇酸/环氧、环氧/丙烯酸等,这是大家所熟知。随着涂料工业的发展和对涂料性能的要求愈来愈高,新的涂料树脂共混体系不断出现,如聚酯/丙烯酸,氟碳/丙烯酸,丙烯酸/有机硅(有机/无机杂化树脂), 以及自分层涂料、液晶接枝树脂等,已成为涂料树脂发展的方向之一。.

一般来说,不同树脂间共混效果,对各方面的件能有很大的影响。对液体涂料,可能影响以下几方面:
(1)树脂的溶解性
混合树脂在有机溶剂中的溶解性与单一树脂是不同的。需要调节溶剂的溶度参数,改变混合溶剂的组成,才能得到透明的树脂溶液。 
(2)树脂溶液的粘度
相同浓度下,混合树脂的粘度与单一树脂的粘度往往不同,原因比较复杂,与树脂结构、分子量、组成比例等有关,要仔细调节,否则会对施工造成影响。 
(3)树脂溶液的贮存稳定性
共混树脂的溶液体系,在贮存时有可能出现相分离,导致沉淀,或是溶液不均匀。也可能在贮存过程中发生凝聚态结构的变化,从而导致性能的变化。 
从涂层物理性能考虑,可能影响以下几方面: 
(1)漆膜的外观
共混树脂涂料,在干燥过程中,由于树脂收缩率不同,可能重新产生相分离,使干燥漆膜产生桔皮、漆膜不平整、消光等漆病。 
(2)漆膜的抗冲击强度、硬度、划伤性与防腐蚀等性能
树脂共混的目的是期望能产生性能上的正协同效应,达到满意的综合性能,如共混效果不佳, 可能产生负协同效应,结果适得其反。对功能性涂料尤为重要。 
 值得说明的一点是固化剂的加入,如某种固化剂在单一树脂中有良好的溶解性,但在混合树脂中有可能溶解不佳,影响固化效果,最终导致漆膜性能不好。同样涂料助剂如催干剂、抗桔皮剂、流平剂等与混合树脂也有相容性的问题,否则会影响使用效果,应仔细选择与配方。

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2  树脂(聚合物)相容性的基本概念 
与高分子材料应用的聚合物相比较,涂料用树脂有其自身的特点。一般说来,热固性树脂相对分子量比较低,通常在10000以下,分子链上带有官能团,常为非晶聚合物,固化过程中通过官能团之间化学反应交联成膜,这些都有利于不同树脂间共混,提高其相容性。 
从几种不同聚合物共混的相容性考虑,大致可有以下三种情况: 
(1)完全不相容体系。
无论采用何种方法进行混合,如混炼或溶液混合,最终得到的共混物都是分相的,只能体现各自聚合物的性能,不产生协同效应。在高分子材料中常作为复合材料使用。涂料产品中,利用这种性质开发出自分层涂料,一次施工可同时得到底漆和面漆,避免使用中涂,有利于节能和环保。 
(2)完全相容体系,也称均相体系。
不同树脂之间达到分子水平接触,是可将一种树脂视为溶剂, 另一种视为溶质的溶液体系。由于高分子之间的相互溶解很困难,这种体系在高分子材料中比较少, 典型的有聚苯醚/聚苯乙烯、聚氯乙烯/丁腈橡胶等共混物。这种体系往往产生协同效应,是开发新材料的途径。可是这种体系在涂料中已经应用了几十年,最典型的就是醇酸/氨基体系。由于涂料树脂分子量比较低,分子中带有很多极性基团,分子间相互作用力强,比较容易达到均相体系。醉酸树脂就是具有容易与多种树脂相混合的特点,广泛应用于与其他树脂配合,产生好的协同效应,提高涂料的综合性能。


图1 两相共混混合自由能与组成的关系


表征聚合物共混的相容性,常用的方法有测定玻璃化温度(Tg)和电镜观察。例如,从图2对试样A/B共混物的Tg测定结果可以发现,如完全不相容体系,分别为各自的Tg温度,如完全相容的均相体系,则为单一的Tg温度,如部分相容体系,二个Tg温度相互靠近,一般来说,二个Tg温度靠得近,相容性就好。怛对于部分相容体系,情况复杂,相容性好坏程度与相容效果,只依靠测定 Tg温度是不充分的,还需进行形态观察和性能测定。而且涂料树脂常为热固性,交联成膜,用差热分析(DSC)或动态粘弹谱议(DMA)测定,往往比较闲难,需要适当的制样方法。同时,全面的性能考察才能最终评价共混的效果。    



图2 A与B两相共混时玻璃化温度变化


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