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摘要：用不同含量的硅烷偶聯(lián)劑 KH570 作為改性劑。合成一系列新型汽車涂料用有機(jī)硅改性高固體 分羥基丙烯酸樹(shù)脂，通過(guò)水接觸角，粘度，鉛筆硬度，附著力，耐沖擊性等的測(cè)試，研究了制備工藝，硅烷 偶聯(lián)劑的含量對(duì)樹(shù)脂性能的影響。結(jié)果表明：硅烷含量為 30 ％的有機(jī)硅改性高固體分羥基丙烯酸樹(shù)脂具有理想的耐候性，耐溶劑性和疏水性。

    關(guān)鍵詞：汽車涂料；有機(jī)硅；羥基丙烯酸樹(shù)脂；高固體分

    0 前言

    高固體分涂料具有減少污染、降低 VOC 、減少 工序等優(yōu)點(diǎn)，是目前綠色汽車涂料的主要品種之 一 。 高固體分羥基丙烯酸樹(shù)脂能在高溫條件下迅速固化而不影響其光澤及色澤，且具有較好的硬度、耐候性、保色性、附著力及柔韌性，因此含羥基丙烯酸樹(shù)脂在汽車工業(yè)中應(yīng)用廣泛。具有高耐候性的硅烷偶聯(lián)劑 KH570 ，其活性與丙烯酸酯相近，易于 共聚。將硅烷偶聯(lián)劑引入丙烯酸酯，利用其 Si — O 鍵 鍵能大、表面能低等特點(diǎn)改性丙烯酸樹(shù)脂已成為丙烯酸樹(shù)脂改性的重要手段。本實(shí)驗(yàn)選用有機(jī)硅烷 KH570 作為功能性助劑，合成出汽車涂料用新型有機(jī)硅改性高固體分羥基丙烯酸樹(shù)脂。

    1 實(shí)驗(yàn)部分

    1 ． 1 主要原料

    苯乙烯，甲基丙烯酸酯類單體，丙烯酸，丙烯酸酯類單體，甲基丙烯酸羥乙酯，有機(jī)硅烷偶聯(lián)劑 KH570 。固化劑 N3390 ，引發(fā)劑，二甲苯和乙酸丁酯，以上原料均為化學(xué)純。

    1 ． 2 有機(jī)硅改性高固體分羥基丙烯酸樹(shù)脂的合成

    將一定比例的混合溶劑加入到帶有攪拌裝置、氮?dú)獗Ｗo(hù)裝置和回流冷凝器的反應(yīng)瓶中，加熱至設(shè)定的溫度，然后將混合好的單體和引發(fā)劑逐步滴加到反應(yīng)瓶中， 4 ～ 5 h 內(nèi)滴完；保溫 2 ～ 4 h ，將生成的 樹(shù)脂自然降溫，取樣測(cè)定性能。樹(shù)脂粘度用旋轉(zhuǎn)粘 度計(jì)在 25 ℃ 下測(cè)定。

    1.3 涂膜性能測(cè)試

    將自制的羥基丙烯酸樹(shù)脂與聚異氰酸酯按一定比例混合，加入適量流平劑、消泡劑及其他助劑， 攪拌均勻后制板，干燥。用接觸角儀SL200B型測(cè)定水在涂膜表面的接觸角 。附著力用涂膜附著力試驗(yàn)儀，按 GB 1720--79（88） 方法測(cè)定；硬度用涂膜鉛筆劃痕硬度儀，按 GB 1739 — 86 方法測(cè)定；耐沖擊性用漆膜沖擊器，按 GB1732 — 93 方 法測(cè)定。

    2 結(jié)果與討論

    2 ． 1 溶劑的影響

    溶劑的選擇依據(jù)是溶解度參數(shù)，溶劑自身的粘 度，溶劑的流平性和揮發(fā)速度。用于汽車涂料的溶劑有：二甲苯，甲苯，乙酸丁酯，甲基異丁基酮，乙二醇乙醚醋酸酯和丁醇。在本試驗(yàn)的溶劑對(duì)比試驗(yàn)中，所制備的樹(shù)脂固含量順序?yàn)椋杭谆惗』?> 丁醇 > 乙二醇乙醚醋酸酯 > 乙酸丁酯 > 二甲苯。鑒于溶劑來(lái)源易得，在本試驗(yàn)中我們采用二甲苯和乙酸丁酯混合溶劑作為有機(jī)硅改性高固體分羥基丙 烯酸樹(shù)脂合成體系的溶劑。

    2 ． 2 鏈轉(zhuǎn)移劑的選擇與用量對(duì)樹(shù)脂粘度的影響

    鏈轉(zhuǎn)移劑通過(guò)對(duì)鏈自由基的轉(zhuǎn)移來(lái)調(diào)節(jié)樹(shù)脂的相對(duì)分子質(zhì)量。常用的鏈轉(zhuǎn)移劑為硫醇類化合物。通過(guò)對(duì)十二硫醇，含巰基的硅烷和巰基乙醇的對(duì)比試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)樹(shù)脂的粘度大小順序?yàn)椋簬€基乙醇 > 十二硫醇 > 含巰基的硅氧烷。巰基乙醇可以合成出每個(gè)分子鏈上至少有一個(gè)羥基的樹(shù)脂，從而提高漆膜的交聯(lián)程度。鏈轉(zhuǎn)移劑的用量越大，效果越明顯，但用量過(guò)大，會(huì)使漆膜的耐候性變差  。

    2 ． 3 水接觸角的影響

    涂膜表面的水接觸角直接反映了表面的親水和疏水性能。在本試驗(yàn)中，通過(guò)改變硅烷偶聯(lián)劑的含 量來(lái)研究水接觸角在涂膜表面的變化規(guī)律  。

    未改性的高固體分羥基丙烯酸聚氨酯涂膜的表面能較大，親水性較高，水接觸角較小，為 77 °，當(dāng)硅烷濃度增大到 30 ％時(shí)，涂膜水接觸角為 88 °。從水接觸角的變化來(lái)看，在聚合物鏈中引入硅烷可使涂膜表面的疏水性增加，這是因?yàn)楣柰榕悸?lián)劑含有的甲基丙烯酰氧基與甲基丙烯酸酯活性相近，它與所有單體聚合后易形成無(wú)規(guī)共聚物，共聚物膜表面能下降小，水接觸角增加程度較小。在聚合物鏈中引入含有丙烯酰氧基的有機(jī)硅烷偶聯(lián)劑 KH570 后，樹(shù)脂的疏水性增加，水接觸角隨硅烷偶聯(lián)劑用量的增加而增大，鉛筆硬度從 2 H 提高到 4 H 。

    2 ． 4 技術(shù)指標(biāo)

   用 1 ． 2 制備的有機(jī)硅改性高固體分羥基丙烯酸樹(shù)脂，混合溶劑和助劑作 A 組分，選用德國(guó)拜爾公 司的 Desmodur N-3390 作固化劑 B 組分，以 OH ： NCO=1 ： 1 的摩爾比配制罩光清漆，樹(shù)脂的漆膜性能 。從表中的數(shù)據(jù)可以看出：涂膜的性能均 達(dá)到滿意的效果。

    3 結(jié)語(yǔ)

    綜上所述，有機(jī)硅改性高固體分羥基丙烯酸樹(shù) 脂具有較高的鉛筆硬度，附著力好，耐沖擊性、耐 酸性和耐堿性佳。隨著硅烷偶聯(lián)劑含量的增加，這些性能逐漸增強(qiáng)。同時(shí)水接觸角隨著硅烷偶聯(lián)劑的增加而增加，表明硅烷偶聯(lián)劑與高固體分樹(shù)脂形成 的網(wǎng)狀交聯(lián)結(jié)構(gòu)使涂膜表面疏水性逐漸增加。