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低光折弯木纹转印粉末涂料
2022年08月15日    新闻来源:深圳资讯网    |  投稿

摘要:目前市场上,高光、砂纹、低温快速固化(180℃@5min高柔韧性折弯转印粉都有比较成熟的产品,而低光高柔韧性折弯粉末涂料市场上还很少,难以消光到5%-15%光泽范围或消光后折弯性能通不过。本文通过对粉末体系、树脂选择、消光剂选择来开发低光高柔韧性折弯转印粉。


1、前言

随着中国房地产行业的飞速发展,应用于建材的粉末涂料已成为越来越重要的专业分支,建材需要有耐候性和装饰性,因此对建材表面的处理是非常有必要的,其中热转印装饰工艺成为主流涂料在线coatingol.com


早期的防盗门转印是在门成型后再进行转印。由于防盗门表面很少有平整的表面,多数要压型,做出格形、条形花纹。压好型的防盗门表面变得复杂,如果进行真空转印,转印纸很难贴敷到花形底部从而造成漏转,如果使用胶转印就很费人工。


另外,防盗门有夹心,材料主要有蜂窝纸、岩棉、玻璃棉、硅酸铝,首先这些材料的加入本身就影响工件的升温速度,造成生产效率降低,甚至还会造成粉末涂层固化不充分。

转印后折弯粉末涂料,就解决上述问题,简单地说就是将喷涂、转印安排到成型之前进行。在后成型工艺中要使用例如冲床、折弯机、辊轧机等设备,涂层也会在这个成型的过程中受到剪切、挤压、折弯、滚压的力。这就要求转印后折弯粉末涂料具有良好的柔韧性和附着力。


高柔韧性折弯转印中高光、砂纹、低温快速固化等,目前市场上都有比较成熟的产品,而低光高柔韧性折弯产品少,光泽难以消到5%-15%范围或消光后折弯性能通不过。本文通过对粉末体系、树脂选择、消光剂选择来开发低光高柔韧性折弯转印粉。


2、实验部分

 
2.1 主要原材料


聚酯树脂;环氧丙烯酸消光树脂;脂肪族缩水甘油酯;颜、填料;粉末涂料通用助剂(流平剂、安息香);热转印木纹纸。

2.2 实验仪器


平行双螺杆挤出机;ACM磨机;静电喷枪;烘箱;热转印压板机;T弯机;差示扫描最热仪(DSC)。

2.3 反应原理


聚酯树脂中的端梭基与脂肪族缩水甘油酯、环氧丙烯酸消光树脂中的环氧基发生交联反应,产生网状结构形成致密的涂层。环氧丙烯酸消光树脂中引入的苯乙烯单体与聚酯相容性差,成膜过程中析出分散于涂膜表面,从而破坏涂层的连续性,形成微观粗糙的表面,达到消光目的。


但是环氧丙烯酸消光树脂中苯乙烯引入越多,将降低涂层的耐候性,同时与聚酯相容性差,将使涂层产生花纹效果,因此本实验需要筛选出合适的聚酯和环氧丙烯酸消光树脂搭配,并且通过脂肪族缩水甘油酯进一步提高涂层的柔韧性。
 

2.4 设计配方及涂层制备


按照配方进行称量、预混合、挤出、磨粉、喷涂、固化等步骤制得热转印底板,通过热转印压板机转印,转印条件为温度200℃/180s,转印后进行即时折弯和延时折弯测试。

3、结果与讨论


3.1 消光途径选择

为了制得低光粉末,需要考虑纯聚酯粉末涂料的消光问题。常见消光剂有物理消光剂、化学消光剂,纯聚酯粉末的化学消光途径有:环氧丙烯酸消光树脂、梭基丙烯酸消光树脂,物理消光途径有:干混消光、消光蜡、丙烯酸酯类聚合物。各种消光方式比较如表1所示。


低光折弯木纹转印粉末涂料 深圳资讯网

从表1看出,羧基丙烯酸消光树脂需要消耗TGIC,配方中TGIC含量高,粉Tg低,储存稳定性差。干混消光表面有很多亮点,而且光泽越低,亮点越多,影响涂层外观。消光蜡、丙烯酸酯类聚合物难以消到很低光泽。因此,我们选择环氧丙烯酸树脂,它不仅能消到低光,而且粉末Tg高、涂层外观细腻。
 

3.2 聚酯树脂的选择

聚酯树脂酸值、官能度及固化度都会影响转印效果,酸值越高、反应活性高,涂层交联密度大,转印效果好。由于环氧丙烯酸树脂的表面张力与聚酯树脂的表面张力相差较大,因此,需要选择与环氧丙烯酸树脂匹配的聚酯树脂。表2为不同酸值、粘度的聚酯与环氧丙烯酸消光树脂搭配制得涂层的外观。

 

低光折弯木纹转印粉末涂料 深圳资讯网


聚脂A的酸值高,交联密度大,折弯开裂;聚脂B与消光固化剂混溶差,表面起花纹;聚脂D粘度大,难以消光;聚脂C虽然酸值低,但环氧丙烯酸消光树脂提高了涂层的交联密度和致密性,转印不粘纸,与消光固化剂混溶好,流平好、表面细腻,树脂粘度适中,易消光。因此,需根据丙烯酸树脂选择合适的聚酯树脂与之匹配。

 

3.3 环氧丙烯酸消光树脂的选择

3.3.1 环氧丙烯酸消光树脂的合成

环氧丙烯酸消光树脂由苯乙烯、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;甲基丙烯酸缩水甘油酯(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。环氧丙烯酸树脂合成如图1所示。
 

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3.3.2 环氧丙烯酸消光树脂的应用

环氧丙烯酸消光树脂作为一种成膜物质,它与聚酯树脂的匹配性直接影响涂层的性能。本文选择三种不同的环氧丙烯酸消光树脂,并与聚酯C搭配实验,三种环氧丙烯酸树脂的DSC分析如图2所示,三种树脂及其涂层性能如表3所示。

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环氧丙烯酸消光树脂与聚酯树脂的表面张力的差异使得涂膜固化收缩不均匀产生微观粗糙度,同时消光树脂中引入的苯乙烯单体,涂膜成膜时析出,增大涂膜的微观粗糙度,光泽降低。


1#环氧丙烯酸树脂Tg低、环氧当量(EEW)低,树脂中软单体多,难以消光;2#环氧丙烯酸树脂Tg高、EEw高,树脂中硬单体多,涂层光泽可以消得很低,但涂层表面细腻度稍差,手感差;3#环氧丙烯酸树脂的Tg介于1#、2#之间,既具有良好的消光效果,而且涂层具有很好的细腻度和手感。
 

实验表明,消光树脂对对涂层表面的影响非常大,不同的消光树脂与聚酯的表面张力的差异,产生不同的光泽及涂层细腻度。
 

3.4 脂肪族缩水甘油酯的影响

从图1看出,环氧丙烯酸树脂中环氧基团在支链上,不像普通的环氧树脂中环氧基团在分子链两端,因此,环氧丙烯酸树脂制得的涂层交联密度大,涂层柔韧性差;另外,环氧丙烯酸树脂中含有苯乙烯等硬单体也会影响涂层的柔韧性。

 

脂肪族缩水甘油酯可以与羧基聚酯反应,减少了环氧丙烯酸树脂与聚酯的反应,降低了环氧丙烯酸树脂用量,提高涂层的柔韧性。不同脂肪族缩水甘油酯用量对涂层光泽、柔韧性的影响如表4所示。 

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从表4看出,脂肪族缩水甘油酯可以明显提高涂层的柔韧性,而且用量越大,光泽越高、柔韧性越好。但超过一定极限值后,聚酯/环氧丙烯酸树脂反应减少,涂层光泽大幅升高。
 

3.5 最终粉末配方及性能

经过聚酯、消光剂的选择,以及对脂肪族缩水甘油酯用量影响的评估,确定最终配方、制得粉末,并对粉末及其涂层性能检测,粉末配方及涂层性能如表5、表6所示,转印及折弯效果如图3、图4所示。


通过选择合适的环氧丙烯酸消光树脂、聚酯树脂,并与适量的脂肪族缩水甘油酯搭配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,可用于折弯领域。


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4、结论


通过对比不同消光途径,确定环氧丙烯酸消光。同时,对不同酸值、粘度的聚酯进行分析,说明聚酯需与环氧丙烯酸消光树脂匹配,否则,影响涂层的外观及性能。从环氧丙烯酸消光树脂的合成单体角度分析它对涂层性能的影响。脂肪族缩水甘油酯作为一种对环氧丙烯酸消光树脂固化剂的补充,有利于提高涂层的柔韧性。


(l)选择酸值稍微偏低的聚酯与环氧丙烯酸消光树脂匹配,有助于提高涂层的折弯性能,但不会影响转印效果。

(2)粘度低的聚酯易消光,同时,有助于提高涂层的流平。

(3)消光树脂的选择非常重要,合成消光树脂引入的苯乙烯过少,难以消光;苯乙烯过多,涂层表面起花纹,细腻度差;消光树脂和聚酯树脂的匹配性也很重要。

(4)脂肪族缩水甘油酯可以有效提高涂层的柔韧性,有利于折弯。


标签:工业涂料原材料涂装应用技术中心粉末涂料树脂
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