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烤漆酸催化剂基础技术
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2022.06.18 浙江

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一: 近年来许多高固体溶剂型,以及水性涂料采用反应性树脂与氨基-甲醛树脂交联,以符合快速固化的需求,这种体系在合适的固化温度下,要快速转变为柔韧性,耐化学性、高硬度的膜层,经常需使用催化剂。
酸催化剂的使用
为什么使用催化剂
通常在主体树脂类如:丙烯酸树脂、醇酸树脂、环氧树脂及聚酯树脂,与典型氨基交联剂包括三聚氰胺、脲醛、酚醛、苯代氨基之间,加入适当催化剂能大幅促进此主体树脂与交联剂之间反应。有效地控制主体树脂与交联剂之间官能基反应将有助于:
缩短固化时间;
降低热固性高固含量及水性涂料的固化温度。另外,正确地选择催化剂,可以改善涂料的其他一些性能:
涂层的硬度、光泽度、耐湿热、防腐蚀性
改善涂层的机械性能
封闭型和非封闭型(潜伏型)酸催化剂
通过一些化学处理,能使酸暂时失去活性,去封端的催化剂叫封闭型催化剂。所以:
非封闭型酸催化剂可以提供最快的固化速度和最低的固化温度;
非闭型酸催化剂适用于稳定性要求高的体系;
封闭型催化剂能阻碍酸与颜料之间反应,使体系更稳定
催化剂的选择
催化剂的化学结构以及用量对涂层的附着力、耐腐蚀性、柔韧性和冲击性有很大的影响。这些不仅对不同的酸,而且对相同化学族群不同产品间,差别也是很显著的。
选择催化剂要考虑交联反应的树脂类型,六(甲氧基甲基)三聚氰胺(HMMM)或混合醚化基三聚氰胺,较适合强酸催化剂如DNNDSA或p-TSA作用下,很容易使羟基或氨基甲酸基官能团与交联剂发生反应;反应性强,而分子量较高,且-NH基含量高的交联剂需弱酸催化剂如磷酸类或少量的胺封闭磺酸。
二:
催化剂的种类以及用量的选择对固化后漆膜涂层的附着力,耐化学性,柔韧性,冲击和硬度都有很大的影响,下面粗略探讨下,供大家参考。
配方注意事项
PH值的范围
完全烷基化和部分烷基化的氨基树脂在酸性条件下反应都很强,在中性条件下都相对稳定,为了促进主体树脂与氨基树脂的反应,需非封闭型酸催化剂来降低系统的PH值,这是很必要的。
对于完全烷基化的三聚氰胺树脂来说,PH值小于3是其固化的必要条件,部分烷基化的高亚氨基类型的三聚氰胺树脂一般在PH值在3-5之间进行反应。
用封闭型酸催化剂能够有效的提高PH值,在低温下阻止固化,允许形成稳定的单组分配方系统。实际上用胺封闭型酸催化剂可以在任意PH值条件下制备,但是通常最佳的固化和储存稳定的PH值为6.5-7.5.
各种交联剂和酸的最佳配比
选择合适的催化剂对性能和成本都是很大的优化,这里有个基本的选择:
交联剂
酸的种类
酸的类型
完全烷基化的单体型M/F树脂:
全甲基化
全丁基化
混合醚化
脲醛
苯代
酚醛强酸
pKa<1p-TSA
DNNDSA
DDBSA
DNNSA
高度烷基化,高亚氨基的M/F树脂
部分烷基化聚合的M/F树脂
弱酸
pKa 1-3
羧酸和磷酸类
酸的相对强度:
p-TSA >DNNDSA>DDBSA>DNNSA>磷酸类>羧酸类
环氧磷酸酯算是一种非常不错的功能性(能催化并提高附着力)酸催化剂
三:催化剂的种类以及用量的选择对固化后漆膜涂层的附着力,耐化学性,柔韧性,冲击和硬度都有很大的影响,
配方注意事项
固化时间和温度
一般来说,所应用的催化剂决定了固化温度和时间。非封闭的酸在pKa在0.5-0.7的强酸或等摩尔酸的条件应该具有相等的固化速率,胺中和型或聚合物型封闭酸催化剂要求在较高的温度先解封才能得到完全活性,而且封端的胺或聚合物还会影响反应速率。
酸催化剂添加量
催化剂不要过量,如果1%的效果好,那么2%的效果会更好,这样的假设是错误的,过量的酸不仅提高了产品的成本,而且漆膜的性能也会受到损害。
下表给出了一般常用酸的添加量:
环氧磷酸酯,羧酸类一般添加量是2-7%
其他注意事项
对涂料中的任何组分,他们的添加量,添加的顺序对配方的好坏影响很大。在加入催化剂时,必须考虑下列因素:混合方法;
存在的溶剂;
体系中填料的影响;
树脂对PH值的敏感性;
添加时的温度;
基材和稳定性/活化剂所必要的条件。
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