氨基樹(shù)脂與丙烯酸樹(shù)脂的搭配比例
發(fā)布時(shí)間:
2019-08-13
氨基烤漆因為其自身交聯(lián)密度高、高固低粘等特性，使得漆膜具有豐滿(mǎn)度高、光澤高、硬度高、鮮映性好、耐油好、耐堿好、耐水好、耐磨好等特點(diǎn)，因此氨基烤漆得到很廣泛的應用。而氨基樹(shù)脂做為氨基烤漆中的交聯(lián)劑，在氨基烤漆涂料中占有比例就顯得至關(guān)重要，那么究竟如何設定氨基樹(shù)脂在涂料配方中的含量呢？下面我們就來(lái)探討一下。
首先，我們來(lái)了解一下氨基樹(shù)脂的種類(lèi)、構成及其特點(diǎn)。
氨基按結構單元，可以分為（1）脲醛樹(shù)脂，（2）三聚氰胺甲醛樹(shù)脂，（3）苯代三聚氰胺甲醛樹(shù)脂。而因為羥甲基的極性是非常大，如果不進(jìn)行醚化的話(huà)，這三類(lèi)樹(shù)脂難以溶解于有機溶劑，與丙烯酸樹(shù)脂、聚酯樹(shù)脂、醇酸樹(shù)脂等的相溶性也不好，故一般要用甲醇或丁醇對其進(jìn)行醚化，使之降低極性，從而能溶于有機溶劑的同時(shí)與丙烯酸樹(shù)脂、聚酯樹(shù)脂、醇酸樹(shù)脂等具有良好的相溶性。而根據醚化度的不同，又分為部份醚化、高醚化及完全醚化幾大類(lèi)，醚化度越高極性往往越低。其中，氨基樹(shù)脂參加反應的基團主要是亞氨基、羥甲基、烷氧基，其中，亞甲基和羥甲基可以自交聯(lián)，而羥甲基在自交聯(lián)的同時(shí)，又是與主體樹(shù)脂的主要反應基團；烷氧基則是在有酸的情況，水解成羥甲基，再參加反應。
其次，考慮到主體樹(shù)脂和氨基樹(shù)脂的反應基團。
一般來(lái)說(shuō)，主體樹(shù)脂（丙烯酸樹(shù)脂、聚酯樹(shù)脂、醇酸樹(shù)脂等）上面的羥基、羧基、亞氨基等等基團是交聯(lián)用的，但很多時(shí)候，這些基團又提供著(zhù)與底材產(chǎn)生附著(zhù)力的作用，所以當氨基樹(shù)脂的與主體樹(shù)脂進(jìn)行交聯(lián)后，很多極性基團被反應掉后，會(huì )影響到附著(zhù)力，所以，對于氨基樹(shù)脂來(lái)說(shuō)，脲醛樹(shù)脂更適合用在底漆烤漆中，而三聚氰胺甲醛樹(shù)脂和苯代三聚氰胺甲醛樹(shù)脂則用在中涂和面漆中。故此，在一些涂料中，要選擇氨基樹(shù)脂過(guò)量或主體樹(shù)脂過(guò)量，使其保留一定量的極性基團，保持附著(zhù)力，這是很多時(shí)候都要優(yōu)先考慮的。
最后，考慮到氨基上面基團反應活性的影響。
一般來(lái)說(shuō)，在不同的反應溫度和不同量的酸觸媒作用下，氨基樹(shù)脂的各個(gè)基團的反應機理是不同的，有時(shí)候更便向于自聚，有時(shí)候更偏向于交聯(lián)，在這種情況下，所得到的漆膜的性能就千差萬(wàn)別了，做為一個(gè)涂料工程師，應該對于氨基樹(shù)脂中的反應活性有一個(gè)深刻的認識，能夠在宏觀(guān)上對“氨基樹(shù)脂自交聯(lián)和與主體樹(shù)脂的交聯(lián)的程度”、“氨基樹(shù)脂和主體樹(shù)脂上的極性基團的保留量”有一個(gè)理想的評價(jià)，這才能使所得到的漆膜達到一個(gè)完美的結果。就像漆膜耐水性能的提高一樣，一方面要保留一定的活性基團與底材產(chǎn)生牢固的化學(xué)作用力，另一方面還要盡量使活性基團盡量少，使與水的親和力減小，這就是一個(gè)很復雜的結果。
綜上所述：
例如，對于含有2.34%羥基百分含量和酸值＝＜8mg/g的一款熱固性樹(shù)脂CFR8060，該如何選擇氨基樹(shù)脂的用量呢？
經(jīng)計算100g的CFR8060中含有的羥基摩爾量為0.08mol和羧基摩爾量0.014mol(可忽略不計，只起到提高烷氧基水解作用)，假若我們選擇只六氧基三聚氰胺甲醛樹(shù)脂的話(huà)，而且，考慮到六甲氧基三聚氰胺甲醛樹(shù)脂中的六個(gè)甲氧基全部與羥基反應掉的話(huà)，那就是只需要0.08/6＝0.013mol的HMMM，換算成質(zhì)量就是300*0.013＝4g，換句話(huà)說(shuō)，說(shuō)法是說(shuō)我們100g的CFR8060中所含有的羥基，如果全都與甲氧基進(jìn)行反應的話(huà)，需要4g的HMMM，那么形成的漆膜是最好的，但是考慮到分子量的大小，一般來(lái)說(shuō)，HMMM的用量要大一些。像HMMM，我們一般控制固體份比例為7：1，而不是15：1，一般來(lái)說(shuō)，假若是丙烯酸樹(shù)脂的話(huà)，因為丙烯酸樹(shù)脂分子量較大，而單體型HMMM分子量較小，所以要想充分反應，HMMM的量，應該過(guò)量不少，有的時(shí)候，甚至是取固體份的3：1，使其有許多甲氧基保留住不反應。而對于高亞氨基的樹(shù)脂的用量，與丁醚化氨基樹(shù)脂的用量類(lèi)似，考慮到亞氨基與羥甲基的自交聯(lián)的情況，一般氨基樹(shù)脂的用量適當要提高一下，一般是控制在主體樹(shù)脂：氨基樹(shù)脂＝（1.7：1~4：1），基于溫度越高，更容易傾向于自交聯(lián)，所以當溫度越高時(shí)，氨基樹(shù)脂的量應該有所提高，一般保持在比例的上限，這樣才能保證交聯(lián)反應的有效性。另外，與過(guò)主體樹(shù)脂中含有的羥基量多，氨基樹(shù)脂的比例也應相應的提高。
溫度低限
溫度高限
有酸
無(wú)酸
單體型完全甲醚化氨基樹(shù)脂HMMM
3：1~5：1
5：1~7：1
3：1~5：1
5：1~7：1
聚合型部份甲醚化氨基樹(shù)脂
2.5：1~4：1
2.5：1~4：1
2.5：1~5：1
2.5：1~5：1
高亞氨基高醚化氨基樹(shù)脂
1.5~3：1
1.5~3：1
1.5~3：1
1.5~3：1
混合醚化氨基樹(shù)脂
2：1~4：1
2：1~4：1
2：1~4：1
2：1~4：1
丁醚化氨基樹(shù)脂
1.7：1~4：1
1.7：1~4：1
1.7：1~4：1
1.7：1~4：1
甲醚化脲醛樹(shù)脂
1.7：1~4：1
1.7：1~4：1
1.7：1~4：1
1.7：1~4：1
當然，主體樹(shù)脂上面的基團的活性，也將影響到氨基樹(shù)脂的用量，所以上面表格中的比例，只是個(gè)理論上的總結，具體是多少，還要考慮到具體實(shí)驗情況。
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