丙烯酸粉末涂料耐冲击性影响因素的研究

   汪喜涛、都魁林、刘亚康

   北京化工大学材料学院

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导读

以二甲基咪唑为交联助剂加入到丙烯酸粉末涂料中，明显提高了漆膜的耐冲击性，当用量为0. 2%时耐冲击性达到50 cm。

将1%的聚乙烯蜡微粉作为添加剂加入粉末涂料生粉中挤出，使漆膜的耐冲击性达到50 cm，同时也赋予涂料消光性能。

传统的汽车涂装工艺均采用溶剂型底色漆+ 溶剂型中涂漆+溶剂型罩光漆，虽然有工艺成熟、质量好、施工方便等突出优点，但VOC 排放量大。

而采用阴极电泳漆+ 粉末中涂漆+水性底色漆+ 粉末罩光清漆的轿车涂装工艺，基本可以消除VOC 排放［1］。

美、日、欧几家大的汽车公司都在进行将GMA( 甲基丙烯酸缩水甘油酯) 类丙烯酸粉末涂料用于汽车车身面漆的试涂装，1994 年第一辆粉末涂料涂装的汽车下线［2］。

但是，粉末涂料由于换色困难，作为色漆会受到一定限制，所以作为罩光清漆是粉末涂料最有前途的发展方向。

GMA 类丙烯酸粉末罩光清漆漆膜异常平滑，户外耐候性优异，1996 年德国宝马公司最先突破粉末罩光工艺，每辆轿车可节约溶剂1 ～1. 5 kg［3］。

GMA 类丙烯酸粉末罩光清漆的最大缺点就是丙烯酸树脂的脆性比较大，使得漆膜的耐冲击性较差。

长期以来，为获得具有较高耐冲击性的丙烯酸罩光清漆的漆膜，各国科研工作者对此进行了大量研究工作。

如美国福特公司中心实验室成功地将纳米二氧化钛加入罩光漆中，得到高耐候、高耐冲击性的涂层，还将丙烯酸树脂与核壳结构弹性体接枝物共混改善耐冲击性能［2］。

针对汽车用GMA 类丙烯酸粉末涂料耐冲击性差的问题，本实验做了研究改进工作。

在过去的研究工作中，通常在合成树脂时加入长链的丙烯酸酯，以降低树脂基料的玻璃化转变温度来提高漆膜的耐冲击性，但这样会降低粉末涂料的贮存稳定性。

本研究调整丙烯酸树脂的化学结构，控制官能团单体GMA 的用量调节交联密度; 引入饱和一元酸与二元酸复配，增加柔性侧链，控制树脂固化的交联结构。

这2 种方法都能改善粉末涂料漆膜的耐冲击性能。丙烯酸粉末涂料要求树脂的玻璃化温度较高，成膜时才能有高光泽、高硬度，并有良好的贮存稳定性。

所以在合成树脂阶段，不能使用较长酯基的单体进行共聚或增加此类单体的用量，本研究是在漆膜固化过程中通过接枝一元酸引入柔性侧链，接枝在漆膜固化交联的时候才发生，不降低树脂的玻璃化温度。

解决了粉末涂料贮存稳定性与耐冲击性之间的矛盾。使用一元饱和脂肪酸对粉末涂料进行支化改性的方法在国外文献中尚未见报道。

此外，还在粉末涂料中加入纳米材料提高漆膜耐冲击性。使用原位聚合法将纳米TiO2 分散均匀，使涂膜的耐冲击性大幅度提高［3 － 4］。

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实验部分

1.1 原料

乙酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸乙酯:分析纯; 十二烷二酸、二甲基咪唑、聚乙烯蜡过氧化苯甲酰: 工业....