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高柔韧性环氧丙烯酸消光热转印粉末涂料
2020年09月15日    阅读量:532    新闻来源:邓琨,巴旭民 黄山华佳表面科技有限公司  |  投稿

摘要:本研究旨在提高甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)环氧基丙烯酸消光粉末涂料的耐冲击、抗划伤性能,改善涂膜外观,解决了因不同体系相分离导致的“起花”、“亮点”缺陷,并将这一粉末涂料成功应用在不锈钢防盗门上,解决了粉末涂料在不锈钢底材上的附着力不良问题。


0  引言


传统热转印防盗门多采用门板成型后喷涂粉末涂料再热转印的工艺,由于门板上立体图案的影响,转印工序阶段常出现凹槽内漏转或转印图案不清晰的缺陷。新式施工采用整块平面门板喷涂粉末涂料再通过热转印形成图案后,再根据需要对门板冲压成不同形状的工艺,该种生产工艺的优点是可根据实际需求冲压出不同的形状,且门板的转印图案清晰,丰满度好;缺点是后成型工艺中要使用例如冲床、折弯机、辊轧机等设备,若涂层的抗冲击和柔韧性能不佳,就会出现爆边、起皮、脱落等缺陷涂料在线coatingol.com

环氧基丙烯酸消光粉末涂料可以实现<10%的极致亚光效果,光泽稳定,且该体系交联密度大,易撕纸、转印图案清晰,广泛应用在热转印铝材领域。但该类粉末涂料存在天生缺陷,如机械性能差,很难通过50cm反冲,表面耐划伤和耐磨性差,表面容易起亮点、花纹等限制了其应用范围的拓展。


1   实验部分


1.1 主要原材料

羧基封端聚酯树脂:工业级,神剑新材料。环氧基丙烯酸消光树脂:工业级,宁波南海。固化剂(TGIC):工业级,黄山华惠。颜料、填料、粉末涂料通用助剂(流平剂、安息香)、附着力促进剂、消除亮点或花纹助剂、热转印木纹纸:均为市售工业品。

1.2 实验仪器和试验方法

双螺杆挤出机;ACM磨机;静电喷枪;烘箱;热转印专用压板机;T弯机;差示扫描量热仪(DSC)。

将原材料按设定的配方称量、预混合、挤出、制粉、分级过筛后静电喷涂;按标准固化温度固化制成热转印底板;热转印纸/膜用热转印专用压板机按200℃×180s工艺转印,5min后做即时折弯试验;24h后做延时折弯测试。

1.3 反应原理

这里所讲的GMA树脂是基于苯乙烯、甲基丙烯酸酯、丙烯酸酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)以及其他不饱和单体通过自由基聚合制得。其中,苯乙烯作为硬单体用于提高树脂的玻璃化转变温度(Tg);甲基丙烯酸酯、丙烯酸酯作为软单体,可以提高涂层的柔韧性;GMA为交联单体,提供可固化交联的环氧基团,GMA单体的用量决定涂层交联密度。

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本试验拟采用混合固化剂的方法,将环氧基丙烯酸树脂和TGIC或HAA一起对羧基聚酯进行消光,由于两组份反应速度和相容性之间的差异,不仅消光性能明显,而且弥补了丙烯酸树脂强度不足的缺陷,使涂膜的机械性能和耐磨性能得以提高。

1.4 环氧丙烯酸消光树脂的选择

通过调整GMA的含量可以制得不同环氧当量的产品,环氧当量的不同会改变树脂固化的交联密度,据相关文献介绍,要想获得全面的消光性能,GMA树脂应满足GMA的单体浓度在5%~30%之间,超过30%(对应环氧当量<500)得到的实际是有光泽涂层,据此采用市场上销售的环氧当量在550~700之间的产品进行试验。

1.5 聚酯树脂的选择

因聚酯树脂酸值越高,交联密度越大,涂膜的机械性能如折弯、冲击恶化。若涂膜的酸值低,交联密度小,涂层柔韧性虽增强,但转印容易粘纸,影响外观。因此选用中酸AV=30~35mg/KOH柔韧性较好的聚脂,既能保证转印不粘纸,又能有相对较好的折弯性能。

选用不同厂家酸值在30~35mg/KOH之间的聚酯,用同一种环氧丙烯酸树脂(Ww=700)做消光试验,结果列于表1。

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从实验结果可以看出,黏度对表面光泽、流平、亮点、起花有影响,黏度高,涂膜光泽高,表面不起亮点、花纹,但表面流平差,黏度低,涂层光泽低,流平好,但涂膜表面易起亮点、花纹,因此如果要追求涂膜外观,应选择中等或中等偏下黏度值的聚酯。

1.6 固化剂的影响

机械性能差是GMA消光体系的通病,可以选择固化剂来提高GMA消光配方的机械性能。这类合适的固化剂有TGIC和HAA,但因HAA固化涂层的玻璃化温度较低,转印二次加热后易导致粘纸,因此选用TGIC参与。

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TGIC用量也是至关重要的。量少光泽低,机械性能差,而且表面容易起花纹;量多机械性能越好,但是用量超过2%,光泽会突变。GMA消光涂层的交联密度大,涂层柔韧性差,且苯乙烯等硬单体影响柔韧性,实验表明要保证有非常好的柔韧性,TGIC用量在2%是必须的。

1.7 改进表面外观,解决亮点缺陷

环氧丙烯酸消光表面容易起亮点、花纹,有的龟纹非常明显。从表1得到的实验结论,聚酯A、聚酯B、聚酯C表面都有亮点或者花纹,原因是体系黏度低,苯乙烯等硬单体浮到涂层表面产生亮晶晶的点。如果体系黏度太低,苯乙烯硬单体链段上浮,形成龟纹。

经试验,消除亮点主要还是提高黏度和降低混溶性。

(1)改善生产工艺,降低挤出温度。双螺杆挤出机螺杆熔融段温度在70~80℃为佳,挤出温度低,混溶差,丙烯酸树脂和聚酯之间不易分层,所得涂膜亮点缺陷改善明显;

(2)加入适量的可提高体系黏度的填料或助剂,触变性填料如滑石粉可以提高体系黏度,用量不宜超过5%,否则影响外观流平和折弯性能。经试验,适量添加气相二氧化硅可以提高体系黏度,消除亮点,但加入量应<1%,否则不仅会严重影响流平和机械性能,而且会导致光泽不期望得升高。

当然,以上方法对消除亮点只是辅助作用,关键因素还是聚酯和环氧丙烯酸树脂的匹配。


1.8 提高粉末涂料对不锈钢的附着力

不锈钢表面通常较光滑,在表面喷涂粉末,常出现掉漆或附着力不良的缺陷,为了提高粉末涂料在不锈钢底材上的附着,喷涂之前应对不锈钢进行必要的打磨,增加界面的粗糙度,但仅仅打磨是不够的,但随着时间的推移,固化之后涂膜的延迟附着力和折弯性能会衰退,经试验,在配方中添加附着力促进剂可以解决即时折弯和延迟折弯性能。

1.9 最终粉末涂料配方及性能

经过聚酯、消光剂的选择,以及对TGIC用量影响的评估,对耐磨耐划伤、表面亮点的改善、附着力的提高等确定最终配方、制得粉末,并对粉末涂料及其涂层性能检测,粉末涂料配方及涂层性能如表2、表3所示,转印及折弯效果如图3、图4所示。

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2   结语 


通过选择合适的聚酯和GMA丙烯酸树脂,并与固化剂TGIC搭配,并在配方中添加适量触变性助和附着力促进剂,制得的低光折弯转印粉末涂料,不仅具有优异的外观和转印性能,还具有优异的柔韧性、高附着力,可用于防盗转印门折弯领域。



标签:工业涂料辅料与设备涂装应用技术中心粉末涂料涂装
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