【2017年整理】户外用丙烯酸塑料涂料黄变的研究.doc

　户外用丙烯酸塑料涂料黄变的研究　　塑料由于质轻、易加工、耐腐蚀、资源丰富等特 点，已广泛替代了传统的材料，普遍出现在日常生活 中。但塑料制品成型加工时易产生老化变脆、划痕、 沾污、静电等问题，塑料涂料因起到保护基材，掩盖 基材缺陷及划伤，提高表面光泽、硬度、耐划伤性，提 高耐候耐老化性、阻燃性、耐化学药品及耐溶剂性等 作用而得到广泛的使用[1]。 　　固化涂层，特别是处于户外的涂层经常遭受阳 光(主要是长波紫外光和短波可见光)、热、潮湿、氧 气、油污、芳烃污染物及其他污染物的作用，可能发 生涂层内部聚合物链降解、重排或过度交联等老化 行为，表现为涂层光泽度下降、褪色、发黄、粉化、变 脆等。最终使涂层剥落，失去保护作用。老化早期的黄变行为还将影响涂层的视觉美观效果，这在白色 涂料中非常关键[2]。本试验主要对丙烯酸塑料涂料的 黄变进行了研究。 　　1 试验部分 　　1.1 原材料及主要仪器设备 　　原材料：丙烯酸树脂FS2820、FS3060、FS3270、 FS4365，海名斯;钛白粉2310，进口;钛白粉996，国 产;紫外线吸收剂，进口;稀释剂及其他助剂，国产。 　　主要仪器设备：紫外灯、NH310高品质便携式电 脑色差仪、涂料快速分散机、QXD刮板细度计、101- 3A鼓风干燥箱、喷枪。 　　1.2 涂料的配置 　　丙烯酸塑料涂料的试验配方(见表1) 　　 　　1.3 涂料耐黄变检测 　　先在PC底材上喷涂丙烯酸塑料涂料，干燥后将 涂料样板置于紫外灯下封闭照射1 d、2 d、3 d、4 d，取 出后使用色差仪进行测量，ΔE表示变色程度。 　　2 结果与讨论 　　2.1 成膜物对涂料黄变的影响 采用丙烯酸树脂FS2820、FS3060、FS3270、FS4365 按照表1配方1配制PC白面漆，用六亚甲基二异氰酸 酯(HDI)三聚体为固化剂，其耐黄变性试验数据见表 2，试验树脂对黄变性的影响见图1。 　　 　　由图1可以看出，在塑料表面喷涂丙烯酸塑料涂 料大大降低了黄变的程度，使用FS2820树脂成膜物 时，色差最小。不同成膜树脂的FT-IR谱图如图2。 　　 　　通过对比树脂的红外图谱发现FS3270、FS3060、 FS4365在3 000～3 100 cm-1附近都有较弱的3个吸收 峰，这是芳环上C—H的吸收峰，并且在1 585 cm-1附 近有吸收峰，这是芳环的C=C骨架伸缩振动的吸收 峰，充分说明FS3270、FS3060、FS4365树脂中含有苯 环，苯环经紫外线照射被氧化成醌而使涂层黄变[3]。 而FS2820在这两处都无吸收峰说明树脂中不含苯 环，故选用FS2820为成膜物时，耐黄变最佳、色差最 小。 　　2.2 颜料对涂料黄变的影响 　　塑料工业已取代造纸工业成为钛白粉的第二大 应用领域，是未来钛白粉应用增长最快、最有活力的 行业之一。全球500余个钛白粉牌号中，有50余个牌 号属于塑料专用钛白粉。塑料工业中，除了利用钛白 粉的高遮盖力、高消色力、强着色力及与其他颜料并 用性能好外，它还能提高塑料制品的耐热、耐光、耐 候性能使塑料制品免受紫外光(UV)侵袭。在白色颜料中，金红石型钛白粉其晶体结构致密，光学活性 小，二氧化钛的折射率较锐钛型的高，因而其热稳定 性和化学稳定性也优于锐钛型。在塑料中，如PC型材 抵御紫外线破坏最有效的手段就是加入耐候性好的 金红石型钛白粉[4]。 　　试验选用德国康诺斯KRONOS2310钛白粉和普 通钛白粉996为颜料按照表1配方2配制PU白面漆，用 六亚甲基二异氰酸酯(HDI)三聚体为固化剂，试验颜 料对黄变性的影响，结果见图3。 　　 　　由图3可以看出，加入颜料后，涂料的色差明显 减小，而2310比996要更耐黄变，这是由于与普通钛 白粉996相比德国康诺斯KRONOS2310钛白粉经过 铝、硅、锆化合物包覆处理，钛白粉用铝、硅和锆等氧 化物进行包覆后，封闭了二氧化钛颗粒的光催化作 用，提高耐候性和在有机溶剂中的分散性，更能发挥 其光学性能[5-6]。其中Al2O3主要提高钛白粉的化学稳 定性，还能改善二氧化钛颗粒的过滤性能[7]，SiO2主 要提高钛白粉的耐候性，包覆层中硅的含量越高耐 候性就越好，加入Zr进行混合包覆，提高了光泽。 　　2.3 紫外线吸收剂对涂料黄变的影响 　　涂层的老化可能源自有机涂层网络结构的热反 应，也可能由于过度紫外光照射所致，但大多数涂料 在研究设计时已充分考虑到耐热性和热稳定性，且 相对于聚合物热反应，在保证吸光性能的前提下，光 反应的能量利用效率远高于热反应，发生光降解的 可能性较大。因此多数涂层的老化主要来自光老化， 涂层交联网络上吸光性基团、组分或光敏性杂质吸 收阳光紫外线后发生上述老化反应，涂层保护、色泽 等有效性降低，而