Analyse des facteurs affectant le poids moléculaire de l'agent de nivellement à base d'acrylate de polybutyle
1. Introduction : Le rôle de l'agent de nivellement : Lorsque le revêtement en poudre est fondu et nivelé, il existe deux interfaces : la "phase liquide" et la "phase liquide-solide". La chaîne moléculaire principale de l'agent de nivellement peut former une couche monomoléculaire très fine à la surface de la matière fondue, ce qui assure une tension de surface uniforme dans la "phase liquide" et aide à éliminer les problèmes de peinture tels que les trous d'épingle et les trous de retrait ; en même temps, le côté de l'agent de nivellement Le groupe ester de la chaîne peut réduire de manière contrôlée la tension de surface du revêtement fondu, ce qui est utile pour le mouillage et l'adhésion entre le revêtement et la surface de la "phase liquide-solide" de la pièce revêtue, et assure en même temps un bon mouillage et un bon étalement du substrat.
Le polybutylacrylate est l'un des matériaux bon marché les plus couramment utilisés pour les revêtements en poudre. Il présente une forte activité de surface, principalement parce qu'il possède une chaîne principale "-C-C-" relativement pure aux propriétés phobiques de la résine, et une chaîne latérale "groupe ester de butyle" aux propriétés favorables à la résine ; une telle structure lui permet de s'orienter librement à l'interface, la partie de la liaison ester compatible avec la phase liquide est vers l'intérieur, la chaîne principale flotte sur l'interface pour former une monocouche uniforme, et la tension superficielle peut être homogène. Le degré de polymérisation "n" reflète la taille du poids moléculaire.
2. Quel est le poids moléculaire le plus raisonnable du flux liquide ?
Selon les rapports d'experts nationaux et étrangers, à partir de la tension superficielle, de la flexibilité de la chaîne principale, de la mouillabilité du substrat, de la mouillabilité et de l'encapsulation de la charge pigmentaire, de la mobilité des molécules et de l'opérabilité du processus de synthèse, la formation de polypropylène et de polyacrylate de méthyle est plus facile à réaliser : Mn=4000-5000 ; Mw=7000-10000, polydispersité de la distribution du poids moléculaire Mw/Mn=1,5-2,2, c'est l'indice de structure moléculaire le plus idéal de l'acrylate de polybutyle.
Les molécules supérieures à 20 000 sont difficilement compatibles avec le système car les molécules sont trop grosses, et ont tendance à perdre de la lumière ou à s'éteindre ; en dessous de 4 000 et au-dessus de 20 000 molécules de flux, moins la proportion est importante, mieux c'est. Un point qui mérite d'être souligné : Mn=3000-10000, la distribution du poids moléculaire Mw/Mn=1,5-7,0 est également disponible ; mais il y aura parfois des problèmes, tels que : trop de petites molécules et de super-molécules, des trous d'épingle et une perte de lumière apparaîtront, pas d'anti-interférence, etc. Les molécules inférieures à 4000, parce que les molécules sont trop petites et que la compatibilité est trop bonne, perdront la propriété de nivellement, provoquant toutes les petites ondulations lorsque l'on regarde la lumière ; comme le montre l'illustration ci-dessous :
3. Matières synthétiques : Une fois la gamme de poids moléculaire déterminée, il reste à trouver les matières premières et à déterminer le processus permettant d'atteindre cet objectif. Les principales matières sont : l'acrylate de n-butyle, le solvant xylène, le catalyseur azoïque AIBN, le régulateur de poids moléculaire. Afin de réduire les coûts, le styrène 3%-5% peut être ajouté pour la copolymérisation ; certaines entreprises utilisent également l'acrylate de 2-éthylhexyle, modifié avec de la triméthicone de vinyle, de l'acrylate d'hydroxyéthyle, de l'acrylate d'octyle ou de l'acrylate d'isooctyle. Il s'agit d'innovations bénéfiques visant principalement à réduire la tension superficielle et à améliorer les performances anti-brouillage. Afin de réduire les coûts, certaines usines ajoutent directement du téréphtalate de dioctyle, du téréphtalate d'isooctyle, du fumarate de diéthyle, du maléate de diéthyle, de l'huile de soja époxy, etc. Ces pratiques ne sont pas propices au nivellement et à l'anti-interférence.
Le choix du solvant est varié. Au début, on utilisait le toluène (point d'ébullition 110,63 °C), mais en raison des problèmes de toxicité et du faible point d'ébullition, le xylène (138,5~141,5 °C) a été progressivement utilisé. L'éther monométhylique de l'éthylène glycol (ou éther monométhylique de l'éthylène glycol) est également un solvant idéal. Sa toxicité est inférieure à celle du xylène et son point d'ébullition est de 124,6 °C. Il n'est pas très utilisé en Chine, et la méthode consistant à le mélanger au xylène comme solvant à l'étranger mérite d'être citée. Si le point d'ébullition est trop bas, le poids moléculaire de l'agent de nivellement synthétique est trop élevé, ce qui tend à provoquer un démoussage, mais la capacité perd de la lumière et s'embue. Les solvants ayant un point d'ébullition élevé ne conviennent pas car la température d'évaporation du solvant est trop élevée, ce qui est susceptible d'oxyder le produit fini, de le jaunir et de former des macromolécules. À l'heure actuelle, le courant dominant en Chine est l'utilisation du xylène mélangé comme solvant. Les matières premières sont abordables, bon marché, peu toxiques, faciles à stocker, faciles à utiliser et sûres.
Pourquoi utiliser l'azobisisobutyronitrile AIBN comme initiateur au lieu du peroxyde de dibenzoyle BPO ? Deux facteurs sont principalement pris en compte : Premièrement, le type et la quantité d'initiateur peuvent affecter le poids moléculaire relatif et la structure moléculaire du polymère, affectant ainsi les propriétés chimiques et physiques de la résine. L'azobisisobutyronitrile (AIBN ) et le peroxyde de dibenzoyle (BPO) ont respectivement des cinétiques de décomposition différentes. La constante de transfert de chaîne de l'AIBN est faible, la vitesse de décomposition n'est pas très différente selon les solvants, l'activité des radicaux libres est inférieure à celle des radicaux benzéniques, la réaction de transfert de chaîne est moindre et le polymère obtenu présente une distribution de masse moléculaire relative plus étroite. L'AIBN est utilisé comme initiateur. L'agent peut maintenir la viscosité de la résine dans une plage plus appropriée. Cependant, après la décomposition du BPO, il est facile de générer des radicaux benzéniques avec une activité plus élevée, et les radicaux benzéniques sont faciles à capturer des atomes d'hydrogène sur le monomère Le groupe terminal formé par la polymérisation initiée par l'azo AIBN est (CH3)3C-, qui a une meilleure durabilité à l'extérieur ; tandis que le groupe terminal formé par le polymère initié par le BPO est (CH3)3C-, qui a une meilleure durabilité à l'extérieur. Deuxièmement, le groupe terminal formé par la polymérisation initiée par l'azo AIBN est (CH3)3C-, qui présente une meilleure durabilité à l'extérieur, tandis que le groupe terminal formé par le polymère initié par le BPO est un anneau de benzène, qui présente une mauvaise résistance aux intempéries à l'extérieur et conduira à une pellicule de revêtement après une longue période de temps. Jaunissement et vieillissement. Il est généralement admis que lorsque la fraction massique de l'initiateur est supérieure à 4%, les propriétés mécaniques, les propriétés chimiques et la stabilité thermique du polymère sont affectées de manière négative.
La pratique a montré que dans le processus de synthèse de l'agent de nivellement à base d'acrylate de polybutyle, les points importants suivants doivent être bien contrôlés :
1) Le rapport entre le montant total des monomère au solvant ≈ 1 : (1,0-1,2) : Ce rapport a une grande influence sur la polydispersité de la masse moléculaire. Bien que l'ensemble du processus de réaction soit une réaction de "famine", le solvant est dans un état d'excès, mais avec la La concentration de chaque composant dans le solvant change considérablement en raison de l'augmentation de la quantité d'eau dans le solvant. monomère l'égouttage et la formation de réactifs. La tension superficielle affecte négativement l'égalisation et la plénitude du revêtement.
2) Vitesse de chute : l'addition uniforme et graduelle par gouttes est avantageuse. La réaction chimique s'effectue en un instant. Une fois les conditions de réaction atteintes, la réaction peut être achevée en un dix millième de seconde. Il est très important de ne surtout pas agir dans la précipitation et d'être désinvolte. La polydispersité de la masse moléculaire en est fortement affectée.
3) Influence de la teneur en eau dans monomères et les solvants : les monomères et les solvants contiennent ≤5‰ d'eau, même si ce n'est pas beaucoup, mais comme le solvant est recyclé, l'eau continue à s'accumuler. Une petite quantité d'eau entre dans la marmite de réaction avec le solvant ou le monomère, et s'azéotrope avec le xylène après le chauffage, consommant une grande quantité d'azo AIBN, augmentant le coût, et affectant la distribution du poids moléculaire, ce qui n'est pas propice à une utilisation ultérieure.
4) Moment et vitesse d'ajout de l'azoïque : Le but de cette opération est de faire en sorte que les petites molécules ou les monomères qui n'ont pas réagi continuent de réagir, afin d'éviter que les petites molécules qui n'ont pas réagi ne pénètrent dans le solvant lors de son évaporation ultérieure et n'affectent la réaction suivante. Le rapport de concentration des monomères et la distribution du poids moléculaire de la bouilloire. En général, un dixième de la quantité totale de l'initiateur peut être utilisé.
5) La durée de conservation à la chaleur et la durée d'évaporation du solvant ont peu d'effet sur le poids moléculaire, mais la température ne doit pas être trop élevée et la durée ne doit pas être trop longue. L'évaporation sous vide du solvant à basse température est bénéfique pour la chromaticité du produit final. Plus la température est basse et plus la durée est courte, plus c'est favorable, bien sûr, la prémisse est que le solvant doit être complètement évaporé.
6) Filtration en trois étapes : le solvant et le monomère doivent être filtrés lorsqu'ils pénètrent dans la bouilloire de réaction et dans le réservoir de stockage des gouttes ; l'élément filtrant ou l'écran filtrant doivent être nettoyés et remplacés régulièrement, ce qui favorise le filtrage des particules gélifiées ou des impuretés. Bien que ces opérations aient peu d'effet sur la distribution du poids moléculaire, elles sont absolument essentielles pour garantir une qualité élevée.
7) Grâce au contrôle opérationnel susmentionné, nous avons effectué un test de chromatographie sur gel GPC sur les produits fabriqués et obtenu les données de poids moléculaire suivantes : poids moléculaire moyen en nombre 4457 ; poids moléculaire moyen en masse 7879 ; distribution du poids moléculaire 1,7679 ; relativement idéal.
Conclusion : L'agent de nivellement à base d'acrylate de butyle est la variété de peintures en poudre la plus utilisée. Sur cette base, d'autres monomères sont ajoutés pour modification, et de nombreuses variétés sont dérivées. Leurs processus de synthèse sont similaires. Parmi eux, le poids moléculaire et sa distribution sont liés à la taille de la tension superficielle affecte le facteur le plus critique. Il n'est pas question ici de sa modification et de ses dérivés, et je n'exprime que mon opinion personnelle sur la partie la plus fondamentale. Il est inévitable qu'il y ait des contestations et même des erreurs.
Le présent document souhaite exprimer deux points de vue : Premièrement, le poids moléculaire de l'agent de nivellement a un impact fondamental sur la tension superficielle et le nivellement. Deuxièmement, il existe de nombreux facteurs synthétiques qui affectent la taille du poids moléculaire. Les détails de l'opération et la numérisation de l'opération sont les facteurs fondamentaux de l'assurance qualité. Bien que le positionnement de nombreuses données puisse ne pas être correct au départ, et que les erreurs puissent être corrigées par la pratique, ces éléments doivent être présents. L'amélioration continue est le seul moyen de contrôler la qualité à l'extrême !