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超支化聚合物在紫外光固化涂料中的應(yīng)用研究進(jìn)展
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紫外光( UV) 固化涂料具有節(jié)省能源、減輕空氣污染、固化速度快、占地少、適于自動(dòng)化流水線涂布等特點(diǎn), 特別適用于不能受熱的基材涂裝, 因而得到迅速發(fā)展。 超支化聚合物具有三維的高度支化結(jié)構(gòu)和大量的端基以及良好的溶解性、低黏度、高化學(xué)反應(yīng)活性等特點(diǎn)。特別是由于在超支化聚合物的合成中不需要進(jìn)行純化或很少需要純化, 因而制備簡(jiǎn)單、成本較低, 有利于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。超支化聚合物在涂料領(lǐng)域已獲得廣泛應(yīng)用。在UV 固化涂料的應(yīng)用中可以改善涂料的流動(dòng)性, 減少溶劑的用量, 同時(shí)具有固化時(shí)間短、成膜性能優(yōu)良等特點(diǎn)。 1. 在UV 固化油性涂料中的應(yīng)用 與傳統(tǒng)線形涂料樹(shù)脂相比, 超支化聚合物具有球形三維結(jié)構(gòu)、大量端基以及分子內(nèi)和分子間無(wú)鏈纏結(jié)等特點(diǎn), 能夠?yàn)橥苛咸峁┑宛ざ取⒏叻磻?yīng)活性及與基材的高粘結(jié)力等優(yōu)良性能, 在紫外光輻照下能快速固化成膜, 與其它多官能團(tuán)單體混合時(shí), 可以獲得良好的相溶性。超支化聚合物大量的末端官能團(tuán)是影響其性能的主要因素, 因此端基的種類(lèi)也決定了可UV 固化的超支化聚合物性質(zhì)及其涂料性能。目前, 在UV 固化油性涂料中主要使用的超支化聚合物是端基含丙烯酸酯基或氨基丙烯酸酯基的超支化聚酯或超支化聚( 胺- 酯) 。 2. 超支化聚合物在U V 固化粉末涂料中的應(yīng)用方式 主要有兩種, 一種是超支化聚合物自身為粉末狀, 可作為涂料的主要成膜物; 另一種是將超支化聚合物添加至普通的粉末涂料中,參與涂料的成膜反應(yīng)。 在使用傳統(tǒng)的粉末涂料時(shí), 要使粉末涂料在環(huán)境溫度下穩(wěn)定保存, 則所用樹(shù)脂的Tg 必須高于60 度; 但為了獲得優(yōu)良的性能, 施工時(shí)的溫度至少要比Tg 高出50 度才行。這意味著粉末涂料的最低施工溫度大約在110 左右, 這就限制了其在木材、塑料、中密度纖維板等熱敏基材中的應(yīng)用。在超支化聚合物的端基上反應(yīng)接入具有結(jié)晶性的鏈段, 從而使新的超支化聚合物具有半結(jié)晶性; 或者通過(guò)與某些化合物的開(kāi)環(huán)聚合反應(yīng), 使超支化聚酯具有可結(jié)晶端基, 從而使超支化聚合物粉末化, 并且與普通粉末涂料相比, 成膜溫度更低。Claesso n等 使用- 己內(nèi)酯對(duì)Bo lto rnT M-H30 型的超支化聚酯改性,接枝得到具有半結(jié)晶性質(zhì)的長(zhǎng)鏈端基結(jié)構(gòu), 再用甲基丙烯酸酐改性端基, 得到端基含不飽和雙鍵的可紫外光固化的粉涂料, 其在80 即可成膜, 涂料樹(shù)脂的熔點(diǎn)在34~ 50度 之間。 寇會(huì)光等用丙烯酰氯、十六酰氯或十八異氰酸酯分別對(duì)端羥基的超支化聚酯改性。研究發(fā)現(xiàn), 這種具有無(wú)定形內(nèi)核及可結(jié)晶 外殼 分子結(jié)構(gòu)的超支化聚合物都具有較高的熔點(diǎn), 采用十八異氰酸酯改性的丙烯酸化超支化聚酯的熔點(diǎn)高于十六酰氯改性的產(chǎn)物, 又由于存在大量可UV 固化的丙烯酸酯端基, 在熔融輻照時(shí)能快速固化。用十六酰氯或少量十八異氰酸酯改性的超支化聚酯為蠟狀產(chǎn)物, 只有較多端羥基用十八異氰酸酯改性后才能獲得粉末狀的產(chǎn)物。端羥基的超支化聚合物可不經(jīng)端基改性直接添加到普通的粉末涂料中, 羥基與涂料樹(shù)脂中其他基團(tuán)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)后,能夠賦予涂料新的性能。Benthem用環(huán)羧酸酐即六氫苯酐或鄰苯二甲酸酐與二異丙醇胺為原料合成了聚酰胺- 酯結(jié)構(gòu)的超支化聚合物。將其作為含羧基聚酯粉末涂料的固化劑, 參與聚酯粉末涂料漆膜的交聯(lián)固化反應(yīng)。普通粉末涂料固化時(shí), 如果在涂料的固化交聯(lián)過(guò)程中有水或乙醇等揮發(fā)物存在時(shí), 當(dāng)達(dá)到凝膠點(diǎn)后, 厚膜涂層會(huì)出現(xiàn)氣泡( 如果涂層厚度>100μm) , 說(shuō)明這類(lèi)涂料的流動(dòng)性和表面光學(xué)性能較差, 它們的起泡閥值較低( < 100m) , 這是固體粉末涂料中普遍存在的問(wèn)題, 會(huì)影響涂層的表面性能。將超支化聚酰胺- 酯作為交聯(lián)劑解決了這個(gè)問(wèn)題, 漆膜在80~ 150m 厚度的涂層都沒(méi)有出現(xiàn)氣泡, 起泡閥值明顯提高, 并且得到較為光滑的表面。Ho ng 等使用- 己內(nèi)酯對(duì)超支化聚酯的端基進(jìn)行改性得到含羥基的柔順長(zhǎng)鏈端基。將其作為改性劑用于以環(huán)氧樹(shù)脂為主要成膜物的陽(yáng)離子紫外光固化體系, 使固化產(chǎn)物的柔韌性和抗沖擊性能得到了顯著的提高。（威海晨源樹(shù)枝分子） |
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