粉末涂料用丙烯酸树酯的合成及固化

摘要

粉末涂料固化工艺是静电喷涂的重要工序，工艺效果直接影响喷涂产品的表面外观、力学性能及其使用价值。探索研究树脂的固化特性及固化动力学对固化产物机械性能的优化、静电喷涂固化工艺的确定提供重要的理论依据。本论文主要研究内容有:
　　1)以甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)、丙烯酸（AA）、甲基丙烯酸甲酯(MMA)、丙烯酸丁酯(BA)和丙烯酸羟乙酯(HEA)为单体通过自由基溶液聚合方法制各了GMA丙烯酸树脂、羧基丙烯酸树脂及羟基丙烯酸树脂;后以丁二酸酐、戊二酸酐与羟基丙烯酸树脂中羟基反应，得到羧基位于不同长度柔性支链上的羧基丙烯酸树脂。研究了聚合温度、溶剂、引发剂用量及聚合时间对树脂性能的影响，合成了符合粉末涂料使用要求的GMA丙烯酸树脂和羧基丙烯酸树脂。GMA丙烯酸树脂单体配比为GMA∶BA∶MMA=25∶15∶60，环氧值0.14，Tg为55℃，软化点109℃;羧基丙烯酸树脂单体配比为AA∶BA∶MMA=15∶64∶21，酸值108mgKOH/g，Tg为64.3℃，软化点122℃。
　　2) GMA丙烯酸树脂/羧基丙烯酸树脂体系固化反应。采用差示扫描量热法(DSC)，研究了羧基/GMA丙烯酸树脂体系、羧基丙烯酸树脂/TGIC在固化促进剂2-甲基咪唑、锌盐MZ、苄基三乙基氯化铵、十六烷基三甲基溴化铵和乙酰丙酮锌等固化促进条件下的固化行为。利用Kissinger公式计算出五种固化促进剂的表观活化能。其中，2-甲基咪唑的表观活化能最低为71.3kJ/mol，效果突出。
　　3)影响GMA丙烯酸树脂/羧基丙烯酸树脂体系固化行为因素。a）羧基树脂分子量越大，固化反应温度越低;b）随着环氧/羧基基团摩尔比例的增加，固化峰值温度向低温方向移动;c）随着固化促进剂用量的增加，固化峰值温度向低温方向移动。
　　4)羧基位于不同柔性支链上的丙烯酸树脂固化分析。采用差示扫描量热法(DSC)，热重分析(TGA)研究了以丁二酸酐、戊二酸酐与羟基丙烯酸树脂反应得到的羧基丙烯酸树脂与TGIC体系的固化过程与热稳定性。结果表明:柔性支链上羧基官能团距离树脂主链的距离越近，有利于降低固化反应温度;固化产物的起始分解温度分别为368℃、372.4℃。
　　5)以丁二酸酐、戊二酸酐与羟基丙烯酸树脂反应得到的羧基丙烯酸树脂与TGIC制备涂料，涂膜的冲击强度增大，涂膜附着力提高，表明涂膜性能测试表明柔性支链的引入可以提高涂膜的耐冲击性能。

目录

声明

致谢

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 粉末涂料的涂装工艺

1．3 丙烯酸树脂的合成

1．3．1 丙烯酸树脂结构和性能关系

1．3．2 丙烯酸树脂的合成机理

1．3．3 丙烯酸树脂合成方法

1．4 丙烯酸粉末涂料研究进展

1．4．1 GMA类丙烯酸粉末涂料研究进展

1．4．2 羧基丙烯酸粉末涂料研究进展

1．4．3 羟基丙烯酸酯粉末涂料研究进展

1．5 丙烯酸粉末涂料的固化剂

1．6 本论文的研究意义及主要内容

第二章 实验部分

2．1 实验原料

2．2 实验仪器及设备

2．3 丙烯酸树脂的合成

2．3．1 GMA丙烯酸树脂的合成

2．3．2 羧基丙烯酸树脂的合成

2．4 性能测试与表征

2．4．1 环氧值

2．4．2 酸值

2．4．3 聚合物特性粘度

2．4．4 玻璃化转变温度

2．4．5 DSC

2．4．6 热失重

2．4．7 漆膜硬度

2．4．8 附着力

2．4．9 冲击强度

2．4．10 固化度

第三章 结果与讨论

3．1 丙烯酸树脂的合成

3．1．1 GMA丙烯酸树脂的合成

3．1．2 羧基丙烯酸树脂的合成

3．2 固化

3．2．1 固化过程

3．2．2 固化机理

3．3 影响因素

3．3．1 羧基丙烯酸树脂分子量

3．3．2 羧基与环氧基团摩尔比

3．3．3 固化促进剂

3．3．4 固化条件

3．4 固化动力学

3．4．1 羧基丙烯酸树脂

3．4．2 羧基位于柔性支链上的羧基丙烯酸树脂

3．5 固化产物的热稳定性

3．5．1 羧基树脂分子量

3．5．2 羧基树脂分子结构

3．6 羧基丙烯酸粉末涂料的制备

3．6．1 生产工艺的选择

3．6．2 涂料性能

第四章 结论

参考文献

攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况