粉末涂料用树脂的固化反应过程研究

研究与开发

合成树脂及蝮料．２０ｌｌ。２８（３）：２７

ＣＨＩＮＡＳＹＮＴＨＥＴＩＣＲＥＳＩＮＡＮＤＰＬＡｓＴＩＣＳ

粉末涂料用树脂的固化反应过程研究

张馨月，郑

震，王新灵

（上海交通大学化学化工学院高分子科学工程系．上海２００２加）

摘ｌ：

利用傅里叶变换红外光谱仪、差示扫描量热仪、动态机械热分析仪研究粉末涂料用树脂的固化反

应过程并计算交联密度：研究了粉末涂料用环氧树脂和聚酯树脂在加温固化中热性能及交联密度的变化。结果表明：三种体系中，Ｂ一羟烷基酰胺固化的聚酯树脂反应最完全；环氯树脂能达到和液体热固性涂料树脂相近的交联密度（５．８４×ｌＯ。ｍｏｌ，ｃｍ３）。

关量词：

环氧树脂粉末涂料

３２３．５

周化反应交联密度

Ｂ

中圈分类号：１．Ｑ

文献标识码：

文章编号：ｌ∞２一１３９６【２０ｌ１）０３—∞”－０３

粉末涂料具有污染小、效率高、性能优、节省

能源与资源、粉末可回收等特点。粉末涂料用树脂不含溶剂，可克服溶剂型树脂基体带来的危害。本

差示扫描量热法（ＤＳＣ）用美国ＴＡｉｎｓｔｒＩｌｍｅｎｔｓ公司生产的Ｑ１０００型差示扫描量热仪测试，升、

降温速率均为１０℃，ｍｉｎ，Ｎ，流量４５ｍＵｍｉｎ。

动态机械热分析（ＤＭＴＡ）用美国Ｒｈｅｏｍｅｔｒｉｃ

∞ｉｅｎｔｉ６ｃ公司生产的Ⅳ型动态机械热分析仪测

工作研究粉末涂料用树脂的固化过程及热性能．计算与交联膜性能相关的交联密度（”，）Ｉ旧，为其代替液体树脂作纤维复合材料的基体提供依据。

ｌ实验部分１．１原料

试，频率为ｌＨｚ，试样加热起始温度为２０旬Ｏ℃，终

止温度为１１０～１２５℃。扫描速率为２℃／ｍｉｎ。通过

测定试样膜的拉伸储能模量（Ｅ’）计算试样膜的ｔ，』见式（１）】ｐ】。橡胶弹性理论中，ｔＩ。定义为每立方厘

８ｌ：均为美

环氧树脂，聊６４２Ｕ：固化剂．ＴＷ

米试样中含有效交联分子链的摩尔数（ｍｏ№ｍ３）【４】，只计算有效交联的分子链阁。

国陶氏化学公司生产。聚酯树脂。Ｋ４０５７；异氰脲酸三缩水甘油脂（ＴＧＩＣ），环氧基摩尔质量为１１０

咖ｏｌ：均为新西兰Ｏｒｉｃａ粉末涂料公司生产。固化

剂ｐ一羟烷基酰胺（ＨＡＡ），羟基摩尔质量为８４∥ｍｏｌ，瑞士ＥＭＳ—Ｃｈｅｍｉｅ公司生产。

”产斋＝嘉”产丽２丽旷

温度，Ｋ；Ｒ为气体常数。

（１）Ｌ１，

式中：Ｇ’为试样的剪切储能模量：ｒ为所对应的

１．２试样制备

将环氧树脂及其固化剂、聚酯树脂及其固

化剂分别粉碎，真空干燥４８ｈ。不同体系按不同配方称取总量为８ｇ的混合物进行机械混合。采

２结果与讨论

２．１

ＦＴＩＲ分析

环氧树脂与固化剂的反应见式（２）。

从图ｌ中曲线ｌ看出：３１００一３５００ｃｍ一１的宽

用聚四氟乙烯模具成型。模具用有机硅喷雾擦拭，置于由平滑铝板支撑的聚四氟乙烯纸上。将混合粉末均匀分散于模具中。覆盖一张聚四氟

乙烯纸。将模具放入预热的压力机中．在１９０℃和８．２８ＭＰ８下固化１０ｍｉｎ。制得环氧树脂试样膜、ＨＡＡ固化和ＴＧＩＣ固化的聚酯试样膜。

峰为酚类交联剂中Ｏ—Ｈ的伸缩振动峰：３

１００

ｃｍ一－处的弱峰为固化剂所含苯环上的Ｃ—Ｈ伸缩

振动峰；２８８７。２９６４ｃｍ一处均为环氧树脂中的亚甲基吸收峰；ｌ６０６ｃｍ－．处为固化剂中苯环骨架振

１．３性能测试

傅里叶变换红外光谱（Ｆ１１Ｒ）用美国１１１ｅｍｏ

Ｅｌｅｃｔｒｏｎ公司生产的Ｎｉｃｏｌｅｔ８７００型傅里叶变换

收稿日期：２０Ｉｏ－ＩＩ一２８；傣回日期：２０Ｉｌ埘一２８。

作者简介：

张馨月．女．１９８５年生．在读硕士研究生．主要

研究方向为粉末涂料树脂应用于复合材料的可行性。联系电话：１３６６１６２ｌ

红外光谱仪测试．范围为５００。４０００ｃｍ一。

１２８；Ｅ一眦ｉＩ：ｚｈ帅群ｉｎｙｌｌｅ８５＠一ｊｔｕ．ｅｄｕ．ｃｎ。

合成树脂及塑料

２０１１年第２８卷

环飞歇＿

ｏＨ囟◎：，

酚类固化荆

环氯树脂璜聚体交嚷环氯坩脂

（２）

动吸收峰：ｌ５０５ｃｍ一一处为苯环碳与亚甲基碳的伸应峰值为１５７℃，热焓为２０．２８Ｊ，ｇ，交联后试样的瓦为６９℃。

缩振动峰；１

２３４

ｃｍ－－处为环氧环的对称伸缩振

动峥ｏ】：８２６ｃｍ一处为苯环对位取代吸收峰。图ｌ中曲线２与曲线ｌ相比，固化后试样膜的Ｏ—Ｈ

伸缩振动吸收峰明显减弱。这是因为交联过程中

苯环上的一个羟基基团参与了反应。环氧环的对称伸缩振动峰仍然存在，说明反应不完全。

２．２

ＤＳＣ分析

图２ａ显示：交联环氧树脂试样膜的玻璃化转变温度（ｔ）为７７℃。在１７０℃以上有个小的放热峰．为环氧树脂的固化交联反应放热所致，说明环氧树脂试样膜没完全固化。图２ｂ显示：

环氧树脂粉末在１１４～１９７℃发生交联，交联反

４０∞３５∞３０∞２５∞２０∞ｌ５∞ｌｌ∞５∞

波数，ａ矿１

图ｌ

儿焱

～

．／＼Ｊ＼！忆。．ＩＩＪ

两种试样的同Ｒ谱图

Ｆ．ｇ．１兀１Ｒｓｐｅｃｔｍｏｆｔｈｅ

ｌ未交联环氧树脂粉末：２已交联环氧树脂试样膜

ｔｗｏ娜ｐｌ∞

ａ交联环氧树脂试样膜

ｂ未固化环氧树脂粉末

图２交联环氧树脂试样膜和混合环氧树脂粉末的ＤｓＣ谱图

Ｆｉｇ．２Ⅸ汇ｃｕｒｖ船ｏｆｔｌＩｅｃⅢｅｄｅｐｏｘｙｆｉｌｍ蛐ｄｔＩＩｅ

ｕ眦ｕ捌ｂｌｅｎｄｅｄＤＭＴＡ分析

ｅｐｏｘｙ掣ｗｄ盱

比较图２ａ与２ｂ可知：环氧树脂试样膜发生了交联．但交联不够完全。

从表ｌ看出：两体系皆发生了交联。ＴＧＩＣ固化聚酯的试样膜在加热过程中出现放热峰，说明试样膜中未交联部分继续反应：而ＨＡＡ固化的聚

酯试样膜无放热峰出现．交联较完全。

裹ｌ两种固化聚醋试样壤及其主要组成部分的ＤｓＣ数据

Ｔｈｂ．１

ＤＳＣｄａ协０ｆｔｈｅｔｗｏ¨ｎｄｓｏｆｃｕｎｄｔｈｅｉｒ

２．３

从图３看出：低于６０℃时，试样分子链间的作用力占主导。高分子链及其链段的运动困难，材

料表现出完全弹性性质，Ｅ’很高，约为３．２２ＧＰａ，

为玻璃态。随温度的升高（６０～１５０℃），试样中冻结的链段被激发，高分子链可拉直或卷曲，故∥变化迅速，从３．２２ＧＰａ降到４．２０ＭＰａ。取阻尼峰最大值，则此试样膜的瓦为１０３℃，材料表现明显的黏弹性。１５０℃后随着温度继续上升，链段运动不断改变构像．但链间仍存在局部相互作用的

制约。为高弹态，∥迅速下降后维持一平台。

ｍａｔｎ咖ｐ商Ⅱｏｎｓ

ｐｏＩｙｅ蛐盯ｍｍ蝴

环氧树脂试样膜的动力学性质和计算所得口。（见表２）与文献报道阳的相近体系数据接近（用不同方法测得）。说明利用ＤＭＴＡ计算矽。的方法可行。

注：１℃Ｉｃ，聚酯粉末、ＨＡＡ，聚酯粉末分别为未反应的两种

粉末混合。

通常高度交联的热固性液体涂料树脂的％

可达ｌＯ×１０ｒ４ｍｏｖｃｍＩ嘲。从表３看出：移。最高的为

第３期张譬月等．粉末涂料用树脂的周化反应过程研究

３结论

ａ）三种体系中，ＨＡＡ固化的聚酯树脂反应最为完全，其次为环氧树脂，最后为ＴＧＩＣ固化的聚

酯树脂。

ｂ）通过ＤＭＴＡ测Ｅ’可以计算出玑。三种体系中，环氧树脂的移。和液体热固性涂料树脂相近，且正高达１０９℃。ＴＧＩＣ固化的聚酯树脂交联能

温度，℃

图３

力也较好，ＨＡＡ固化的聚酯树脂秽。较低。

ｆｉｌｍ

已交联的环氧树脂试样膜的ＤＭＴＡ谱图

ＤＭＴＡ

ｃｕｒｖｅ８

Ｆｉｇ．３ｏｆｔｈｅｃｕｒｅｄｅｐｏｘｙ

注：ｔ８硒为损耗角正切。

裹２环氧树脂试样膜的ＤＭＴＡ测试结果

Ｔａｂ．２

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ｎｕｍｂｅｒｏｆ

ｃｍｓｓｌｉｎｋ

ｄｅｎｓｉｔｙ帅ｄｌｅｎｇｔｈ佣ｔｈｅ

ｉｎｔｏ

ｉｎｔｎ眦Ⅺｌｅｃｕｌａｒ

环氧树脂交联试样膜。与热固性液体涂料树脂相差不大；ＴＧＩＣ及ＨＡＡ固化的聚酯试样膜ｌＪ。稍低。

裹３三种体系的ＤＭＴＡ测试结果

ｃｍ８ｓｌｉｎｋｓ（ｄ如ｔ８）ｉｎｔｍｄｕｃｅｄ

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（编辑：刘枫阁）

Ｓｔｕｄｙ

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Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：

ｅｐｏｘｙｒｅｓｉｎ；ｐｏｗｄｅｒｃｏａｔｉｎｇ；ｃｕｄｎｇｒｅａｃｔｉｏｎ；ｃｍ８ｓｌｉｎｋｄｅｎｓｉｔｙ

ｃａｎ

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ｃｍｓｓｌｉｎｋ

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粉末涂料用树脂的固化反应过程研究

作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：

张馨月， 郑震， 王新灵， Zhang Xinyue， Zheng Zhen， Wang Xinling上海交通大学化学化工学院高分子科学工程系,上海,200240合成树脂及塑料

CHINA SYNTHETIC RESIN AND PLASTICS2011,28(3)

参考文献(9条)

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本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_hcszjsl201103008.aspx