Analyse der Faktoren, die das Molekulargewicht von Polybutylacrylat-Spachtelmasse beeinflussen
1. Einleitung: Die Rolle des Nivelliermittels: Wenn der Pulverlack geschmolzen und nivelliert wird, gibt es zwei Grenzflächen: die "flüssige Phase" und die "flüssig-feste Phase". Die Hauptmolekülkette des Verlaufsmittels kann eine sehr dünne monomolekulare Schicht auf der Oberfläche der Schmelze bilden, die für eine gleichmäßige Oberflächenspannung in der "flüssigen Phase" sorgt und dazu beiträgt, Lackkrankheiten wie Nadellöcher und Lunker zu beseitigen; gleichzeitig kann die Seite des Verlaufsmittels, die Kettenestergruppe, die Oberflächenspannung der Schmelzbeschichtung kontrollierbar reduzieren, was für die Benetzung und Haftung zwischen der Beschichtung und der Oberfläche der "flüssig-festen Phase" des beschichteten Werkstücks hilfreich ist, und gleichzeitig für eine gute Benetzung und Ausbreitung des Substrats sorgt.
Polybutylacrylat ist eines der am häufigsten verwendeten preisgünstigen Materialien für Pulverbeschichtungen. Es weist eine starke Oberflächenaktivität auf. Der Hauptgrund dafür ist, dass es eine relativ saubere "-C-C-"-Hauptkette mit harzabweisenden Eigenschaften hat und die Seitenkette eine "Butylestergruppe" mit harzfreundlichen Eigenschaften ist; eine solche Struktur ermöglicht eine freie Orientierung an der Grenzfläche, der Teil der Esterbindung, der mit der flüssigen Phase kompatibel ist, ist nach innen gerichtet, die Hauptkette schwimmt auf der Grenzfläche, um eine einheitliche Monolage zu bilden, und die Oberflächenspannung kann einheitlich sein. Der Polymerisationsgrad "n" spiegelt die Größe des Molekulargewichts wider.
2. Welches ist das sinnvollste Molekulargewicht des Flüssigkeitsstroms?
Nach den Berichten in- und ausländischer Experten, von der Oberflächenspannung, die Flexibilität der Hauptkette, die Benetzbarkeit des Substrats, die Benetzbarkeit und Verkapselung der Pigment-Füllstoff, die Mobilität der Moleküle, und die Funktionsfähigkeit der Synthese-Prozess, die Bildung von Von den Perspektiven der Glanz, Plumpheit und Unterscheidbarkeit der Beschichtung, die Schlussfolgerungen im Allgemeinen neigen zu den folgenden Indikatoren: Mn=4000-5000; Mw=7000-10000, Molekulargewichtsverteilung Polydispersität Mw/Mn=1,5-2,2, dies ist der idealste Molekularstrukturindex von Polybutylacrylat.
Moleküle über 20.000 sind schwer mit dem System vereinbar, weil die Moleküle zu groß sind und dazu neigen, Licht oder Extinktion zu verlieren; unter 4.000 und über 20.000 fließende Moleküle, je geringer der Anteil, desto besser. Ein Punkt, der hervorzuheben ist: Mn=3000-10000, Molekulargewichtsverteilung Mw/Mn=1,5-7,0 ist auch verfügbar; aber gelegentlich gibt es Probleme, wie z.B.: zu viel Gehalt an kleinen Molekülen und Supermolekülen, Pinholes und Lichtverlust wird erscheinen, nicht Anti-Interferenz und so weiter. Moleküle unter 4000, weil die Moleküle zu klein sind und die Kompatibilität ist zu gut, wird dies die Nivellierung Eigenschaft zu verlieren, was alle kleinen Wellen, wenn das Licht zu sehen; wie unten gezeigt:
3. Synthetische Materialien: Sobald der Molekulargewichtsbereich bestimmt ist, besteht die verbleibende Arbeit darin, die Rohstoffe zu finden und den Prozess zu bestimmen, um dieses Ziel zu erreichen. Die wichtigsten Materialien sind: n-Butylacrylat, Xylol-Lösungsmittel, Azo-AIBN-Katalysator, Molekulargewichtsregler. Um die Kosten zu senken, kann 3%-5%-Styrol zur Copolymerisation hinzugefügt werden; einige Unternehmen verwenden auch 2-Ethylhexylacrylat, modifiziert mit Vinyltrimethicon, Hydroxyethylacrylat, Octylacrylat oder Isooctylacrylat. Dies sind nützliche Innovationen, vor allem zur Verringerung der Oberflächenspannung und zur Verbesserung des Einklemmschutzes. Um die Kosten zu senken, fügen einige Fabriken direkt Dioctylterephthalat, Isooctylterephthalat, Diethylfumarat, Diethylmaleat, Epoxid-Sojabohnenöl usw. hinzu, wobei die allgemeine Dosierung bei 20% liegt. Diese Praktiken sind nicht förderlich für die Nivellierung und Anti-Interferenz.
Die Wahl des Lösungsmittels ist unterschiedlich. In der Anfangsphase wurde Toluol (Siedepunkt 110,63 °C) verwendet, aber aufgrund der Probleme mit der Toxizität und dem niedrigen Siedepunkt wurde nach und nach Xylol (138,5-141,5 °C) eingesetzt. Ethylenglykolmonomethylether (oder Ethylenglykolmonomethylether) ist ebenfalls ein sehr ideales Lösungsmittel. Seine Toxizität ist geringer als die von Xylol, und sein Siedepunkt liegt bei 124,6 °C. In China ist er nicht weit verbreitet, und die Methode, ihn mit Xylol als Lösungsmittel zu mischen, ist im Ausland sehr erwähnenswert. Ist der Siedepunkt zu niedrig, ist das Molekulargewicht des synthetischen Verlaufsmittels zu groß, was zur Entschäumung neigt, aber die Kapazität verliert an Licht und beschlägt. Lösungsmittel mit einem hohen Siedepunkt sind nicht geeignet, da die Verdampfungstemperatur des Lösungsmittels zu hoch ist, wodurch das Endprodukt leicht oxidiert und vergilbt und Makromoleküle gebildet werden können. Gegenwärtig wird in China hauptsächlich Xylol als Lösungsmittel verwendet. Die Rohstoffe sind erschwinglich, billig, wenig toxisch, leicht zu lagern, einfach zu bedienen und sicher.
Warum wird Azobisisobutyronitril AIBN als Initiator anstelle von Dibenzoylperoxid BPO verwendet? Hierfür kommen hauptsächlich zwei Faktoren in Frage: Erstens können Art und Menge des Initiators das relative Molekulargewicht und die Molekularstruktur des Polymers beeinflussen, was sich wiederum auf die chemischen und physikalischen Eigenschaften des Harzes auswirkt. Azobisisobutyronitril (AIBN ) und Dibenzoylperoxid (BPO) haben jeweils eine unterschiedliche Zersetzungskinetik. Die Kettenübertragungskonstante von AIBN ist klein, die Zersetzungsgeschwindigkeit unterscheidet sich in verschiedenen Lösungsmitteln nicht wesentlich, die Aktivität der freien Radikale ist geringer als die der Benzolradikale, die Kettenübertragungsreaktion ist geringer, und das erhaltene Polymer hat eine engere relative Molekularmassenverteilung. AIBN wird als Initiator verwendet. Das Mittel kann die Viskosität des Harzes in einem geeigneteren Bereich halten. Nach der Zersetzung von BPO ist es jedoch einfach, Benzolradikale mit höherer Aktivität zu erzeugen, und die Benzolradikale können leicht Wasserstoffatome an die Monomer oder Polymermolekülkette, was zu Verzweigungen und Vernetzungen führt, die relative Molekularmassenverteilung verbreitert und die Viskosität des Polymers verringert. deutlich erhöht. Zweitens: Die Endgruppe, die durch die von Azo-AIBN initiierte Polymerisation gebildet wird, ist (CH3)3C-, was eine bessere Außenbeständigkeit hat, während die Endgruppe, die durch das von BPO initiierte Polymer gebildet wird, ein Benzolring ist, der eine schlechte Außenbeständigkeit hat und nach langer Zeit zu einem Beschichtungsfilm führt. Vergilbung und Alterung. Es wird allgemein angenommen, dass bei einem Massenanteil des Initiators von mehr als 4% die mechanischen Eigenschaften, die chemischen Eigenschaften und die thermische Stabilität des Polymers nachteilig beeinflusst werden.
Die Praxis hat gezeigt, dass bei der Synthese von Polybutylacrylat-Spachtelmasse die folgenden wichtigen Punkte gut kontrolliert werden müssen:
1) Das Verhältnis zwischen dem Gesamtbetrag der Monomer zu Lösungsmittel ≈ 1: (1,0-1,2): Dieses Verhältnis hat einen großen Einfluss auf die Polydispersität des Molekulargewichts. Obwohl der gesamte Reaktionsprozess eine "Hunger"-Reaktion ist, befindet sich das Lösungsmittel in einem Überschusszustand, aber mit der Die Konzentration jeder Komponente im Lösungsmittel ändert sich stark aufgrund der Zunahme der Menge an Monomer Tropfenbildung und die Bildung von Reaktanten. Die Oberflächenspannung wirkt sich negativ auf die Nivellierung und die Fülle der Beschichtung aus.
2) Tropfgeschwindigkeit: Eine gleichmäßige und allmähliche tropfenweise Zugabe ist vorteilhaft. Die chemische Reaktion wird innerhalb eines Augenblicks durchgeführt. Sobald die Reaktionsbedingungen erreicht sind, kann die Reaktion innerhalb einer Zehntausendstelsekunde abgeschlossen werden. Es ist sehr wichtig, vor allem nicht überhastet und unüberlegt zu handeln. Die Polydispersität des Molekulargewichts wird dadurch stark beeinflusst.
3) Einfluss des Wassergehalts in Monomere und Lösungsmittel: Sowohl Monomere als auch Lösungsmittel enthalten ≤5‰ Wasser, wenn auch nicht viel, aber da das Lösungsmittel recycelt wird, sammelt sich das Wasser weiter an. Eine kleine Menge Wasser gelangt mit dem Lösungsmittel oder Monomer in den Reaktionskessel und azeotropiert nach dem Erhitzen mit Xylol, wodurch eine große Menge Azo-AIBN verbraucht wird, die Kosten steigen und die Molekulargewichtsverteilung beeinträchtigt wird, was für die spätere Verwendung nicht förderlich ist.
4) Zeitpunkt und Geschwindigkeit der Azo-Zugabe: Der Zweck dieses Vorgangs besteht darin, die nicht umgesetzten kleinen Moleküle oder Monomere weiter reagieren zu lassen und zu verhindern, dass die nicht umgesetzten kleinen Moleküle in das Lösungsmittel gelangen, wenn das Lösungsmittel später verdampft wird, und die nächste Reaktion beeinträchtigen. Das Konzentrationsverhältnis der Monomere und die Molekulargewichtsverteilung im Kessel. Im Allgemeinen kann ein Zehntel der Gesamtmenge des Initiators verwendet werden.
5) Die Wärmekonservierungszeit und die Verdampfungszeit des Lösungsmittels haben wenig Einfluss auf das Molekulargewicht, aber die Temperatur sollte nicht zu hoch und die Zeit nicht zu lang sein. Die Vakuumverdampfung des Lösungsmittels bei niedriger Temperatur wirkt sich günstig auf die Farbgebung des Endprodukts aus. Je niedriger die Temperatur und je kürzer die Zeit, desto günstiger ist es, wobei natürlich vorausgesetzt wird, dass das Lösungsmittel vollständig verdampft wird.
6) Dreistufige Filtration: Das heißt, das Lösungsmittel und das Monomer sollten beim Eintritt in den Reaktionskessel und den Tropfvorratsbehälter gefiltert werden; das Filterelement oder das Filtersieb sollte regelmäßig gereinigt und ausgetauscht werden, was das Herausfiltern von gelierten Partikeln oder Verunreinigungen begünstigt. Obwohl diese Vorgänge nur geringe Auswirkungen auf die Molekulargewichtsverteilung haben, sind sie für die Gewährleistung einer hohen Qualität unbedingt erforderlich.
7) Durch die oben genannte Betriebskontrolle führten wir einen GPC-Gelchromatographietest an den hergestellten Produkten durch und erhielten die folgenden Molekulargewichtsdaten: zahlenmittleres Molekulargewicht 4457; massemittleres Molekulargewicht 7879; Molekulargewichtsverteilung 1,7679; relativ ideal.
Schlussfolgerung: Butylacrylat-Spachtelmasse ist die am häufigsten verwendete Sorte von Pulverlacken. Auf dieser Grundlage werden andere Monomere zur Modifizierung hinzugefügt, und es entstehen viele Varianten. Ihre Syntheseprozesse sind ähnlich wie diese. Unter ihnen sind das Molekulargewicht und seine Verteilung mit der Größe der Oberflächenspannung verbunden, die den kritischsten Faktor darstellt. Es geht hier nicht um die Modifikation und die Derivate, und ich äußere nur meine persönliche Meinung über den grundlegendsten Teil. Es ist unvermeidlich, dass es Meinungsverschiedenheiten und sogar Irrtümer geben wird.
In diesem Papier sollen zwei Gesichtspunkte zum Ausdruck gebracht werden: Erstens hat das Molekulargewicht des Nivellierungsmittels einen wesentlichen Einfluss auf die Oberflächenspannung und die Nivellierung. Zweitens: Es gibt viele synthetische Faktoren, die die Größe des Molekulargewichts beeinflussen. Die Details des Vorgangs und die Digitalisierung des Vorgangs sind die grundlegenden Faktoren der Qualitätssicherung. Auch wenn die Positionierung vieler Daten zu Beginn nicht korrekt ist und die Fehler durch Übung korrigiert werden können, müssen diese Elemente vorhanden sein. Kontinuierliche Verbesserung ist der einzige Weg, die Qualität bis zum Äußersten zu kontrollieren!