Analisi dei fattori che influenzano il peso molecolare dell'agente livellante polibutilacrilato
1. Introduzione: Il ruolo dell'agente livellante: Quando il rivestimento in polvere viene fuso e livellato, esistono due interfacce: "fase liquida" e "fase liquido-solida". La catena molecolare principale dell'agente livellante può formare uno strato monomolecolare molto sottile sulla superficie della fusione, che garantisce una tensione superficiale uniforme nella "fase liquida" e aiuta a eliminare le patologie della vernice, come i fori di spillo e i fori di ritiro; allo stesso tempo, il lato dell'agente livellante Il gruppo estere della catena può ridurre in modo controllabile la tensione superficiale del rivestimento fuso, che è utile per la bagnatura e l'adesione tra il rivestimento e la superficie della "fase liquido-solida" del pezzo rivestito, e allo stesso tempo fornisce una buona bagnatura e diffusione del substrato.
Il polibutilacrilato è uno dei materiali a basso costo più comunemente utilizzati per i rivestimenti in polvere. Il motivo principale è che ha una catena principale "-C-C-" relativamente pulita con proprietà resinofobiche, mentre la catena laterale è costituita da un "gruppo estere butilico" con proprietà favorevoli alla resina; tale struttura gli consente di orientarsi liberamente all'interfaccia, la parte del legame estere compatibile con la fase liquida è verso l'interno, la catena principale galleggia sull'interfaccia formando un monostrato uniforme e la tensione superficiale può essere uniforme. Il grado di polimerizzazione "n" riflette la dimensione del peso molecolare.
2. Qual è il peso molecolare più ragionevole del flusso liquido?
Secondo i rapporti di esperti nazionali e stranieri, dalla tensione superficiale, dalla flessibilità della catena principale, dalla bagnabilità del substrato, dalla bagnabilità e dall'incapsulamento del pigmento di riempimento, dalla mobilità delle molecole e dall'operatività del processo di sintesi, la formazione di un rivestimento di colore bianco, di colore bianco e di colore nero, le conclusioni tendono generalmente ai seguenti indicatori: Mn=4000-5000; Mw=7000-10000, distribuzione del peso molecolare polidispersità Mw/Mn=1,5-2,2, questo è l'indice di struttura molecolare più ideale del polibutilacrilato.
Le molecole al di sopra di 20.000 difficilmente sono compatibili con il sistema perché sono troppo grandi e tendono a perdere luce o a estinguersi; al di sotto di 4.000 e al di sopra di 20.000 molecole di flusso, minore è la proporzione, meglio è. Un punto che vale la pena sottolineare: Mn=3000-10000, la distribuzione del peso molecolare Mw/Mn=1,5-7,0 è anche disponibile; ma occasionalmente ci saranno problemi, come ad esempio: troppo contenuto di piccole molecole e super-molecole, compaiono fori di spillo e perdita di luce, non anti-interferenza e così via. Le molecole al di sotto di 4000, poiché sono troppo piccole e la compatibilità è troppo buona, perderanno la proprietà di livellamento, causando tutte le piccole increspature quando si guarda la luce; come mostrato di seguito:
3. Materiali sintetici: Una volta determinato l'intervallo di peso molecolare, il lavoro rimanente consiste nel trovare le materie prime e determinare il processo intorno a questo obiettivo. I materiali principali sono: n-butil acrilato, solvente di xilene, catalizzatore azo AIBN, regolatore di peso molecolare. Per ridurre i costi, si può aggiungere lo stirene 3%-5% per la copolimerizzazione; alcune aziende utilizzano anche l'acrilato di 2-etilesile, modificato con trimeticone di vinile, idrossietilacrilato, ottilacrilato o isottilacrilato. Si tratta di innovazioni utili soprattutto per ridurre la tensione superficiale e migliorare le prestazioni anti-inceppamento. Per ridurre i costi, alcune fabbriche aggiungono direttamente diottile tereftalato, isoottile tereftalato, dietil fumarato, dietil maleato, olio di soia epossidico, ecc. Queste pratiche non favoriscono il livellamento e l'anti-interferenza.
La scelta del solvente è varia. Nella fase iniziale si utilizzava il toluene (punto di ebollizione 110,63 °C), ma a causa dei problemi di tossicità e del basso punto di ebollizione, è stato gradualmente utilizzato lo xilene (138,5~141,5 °C). Anche il glicole etilenico monometil etere (o glicole etilenico monometil etere) è un solvente ideale. La sua tossicità è inferiore a quella dello xilene e il suo punto di ebollizione è di 124,6 °C. Non è molto usato in Cina e il metodo di miscelazione con lo xilene come solvente all'estero è degno di nota. Se il punto di ebollizione è troppo basso, il peso molecolare dell'agente livellante sintetico è troppo grande, il che tende a creare schiuma, ma la capacità perde luce e si appanna. I solventi con un punto di ebollizione elevato non sono adatti all'uso perché la temperatura di evaporazione del solvente è troppo alta, con la conseguente facilità di ossidazione del prodotto finito che ingiallisce e forma macromolecole. Attualmente, in Cina si tende a utilizzare lo xilene misto come solvente. Le materie prime sono accessibili, economiche, a bassa tossicità, facili da immagazzinare, da utilizzare e sicure.
Perché utilizzare l'azobisobutirronitrile AIBN come iniziatore invece del perossido di dibenzoile BPO? Vengono presi in considerazione principalmente due fattori: In primo luogo, il tipo e la quantità di iniziatore possono influenzare il peso molecolare relativo e la struttura molecolare del polimero, influenzando così le proprietà chimiche e fisiche della resina. L'azobisobutirronitrile (AIBN ) e il perossido di dibenzoile (BPO) hanno rispettivamente cinetiche di decomposizione diverse. La costante di trasferimento di catena dell'AIBN è piccola, la velocità di decomposizione non è molto diversa in diversi solventi, l'attività dei radicali liberi è inferiore a quella dei radicali benzenici, la reazione di trasferimento di catena è minore e il polimero ottenuto ha una distribuzione di massa molecolare relativa più stretta. Come iniziatore viene utilizzato l'AIBN. L'agente può mantenere la viscosità della resina in un intervallo più adatto. Tuttavia, dopo la decomposizione del BPO, è facile generare radicali benzenici con un'attività più elevata e i radicali benzenici sono facili da catturare gli atomi di idrogeno sulla resina. monomero o la catena molecolare del polimero, con conseguente ramificazione e reticolazione, ampliamento della distribuzione della massa molecolare relativa e riduzione della viscosità del polimero. significativamente aumentata. In secondo luogo, il gruppo terminale formato dalla polimerizzazione avviata dall'azo AIBN è (CH3)3C-, che ha una migliore resistenza all'esterno; mentre il gruppo terminale formato dal polimero avviato dalla BPO è un anello benzenico, che ha una scarsa resistenza agli agenti atmosferici esterni e porterà alla formazione di una pellicola di rivestimento dopo molto tempo. Ingiallimento e invecchiamento. Si ritiene generalmente che quando la frazione di massa dell'iniziatore è superiore a 4%, le proprietà meccaniche, chimiche e la stabilità termica del polimero ne risentano negativamente.
La pratica ha dimostrato che nel processo di sintesi del polibutilacrilato livellante è necessario controllare bene i seguenti punti importanti:
1) Il rapporto tra l'importo totale di monomero al solvente ≈ 1: (1,0-1,2): Questo rapporto ha una grande influenza sulla polidispersità del peso molecolare. Sebbene l'intero processo di reazione sia una reazione di "starvation", il solvente si trova in uno stato di eccesso, ma con l'aumentare della concentrazione di ciascun componente nel solvente la quantità di solvente cambia notevolmente. monomero gocciolamento e formazione di reagenti. La tensione superficiale influisce negativamente sul livellamento e sulla pienezza del rivestimento.
2) Velocità di gocciolamento: l'aggiunta uniforme e graduale è vantaggiosa. La reazione chimica avviene in un istante. Una volta raggiunte le condizioni di reazione, la reazione può essere completata in un decimillesimo di secondo. È molto importante, soprattutto, non agire di fretta e in modo casuale. La polidispersità del peso molecolare ne risente notevolmente.
3) Influenza del contenuto d'acqua in monomeri e solventi: sia i monomeri che i solventi contengono ≤5‰ di acqua, anche se non molta, ma poiché il solvente viene riciclato, l'acqua continuerà ad accumularsi. Una piccola quantità di acqua entra nel bollitore di reazione con il solvente o il monomero e si azeotrofizza con lo xilene dopo il riscaldamento, consumando una grande quantità di azo AIBN, aumentando il costo e influenzando la distribuzione del peso molecolare, il che non favorisce un uso successivo.
4) Tempi e velocità di aggiunta dell'azoto: Lo scopo di questa operazione è far sì che le piccole molecole o i monomeri non reagiti continuino a reagire, evitando che le piccole molecole non reagite entrino nel solvente quando questo viene fatto evaporare successivamente e influenzino la reazione successiva. Il rapporto di concentrazione dei monomeri e la distribuzione del peso molecolare del bollitore. In genere, è possibile utilizzare un decimo della quantità totale di iniziatore.
5) Il tempo di conservazione a caldo e il tempo di evaporazione del solvente hanno poco effetto sul peso molecolare, ma la temperatura non deve essere troppo alta e il tempo non deve essere troppo lungo. L'evaporazione sottovuoto a bassa temperatura del solvente è vantaggiosa per la cromaticità del prodotto finale. Più bassa è la temperatura e più breve è il tempo, più è favorevole; naturalmente, la premessa è che il solvente deve essere completamente evaporato.
6) Filtrazione a tre stadi: cioè, il solvente e il monomero devono essere filtrati quando entrano nel bollitore di reazione e nel serbatoio di stoccaggio a goccia; l'elemento filtrante o il filtro devono essere puliti e sostituiti regolarmente, il che favorisce la filtrazione di particelle gelificate o impurità. Sebbene queste operazioni abbiano un effetto minimo sulla distribuzione del peso molecolare, sono assolutamente essenziali per garantire un'elevata qualità.
7) Attraverso il controllo delle operazioni sopra descritte, abbiamo effettuato il test di gel-cromatografia GPC sui prodotti ottenuti, ottenendo i seguenti dati di peso molecolare: peso molecolare medio numerico 4457; peso molecolare medio di massa 7879; distribuzione del peso molecolare 1,7679; relativamente ideale.
Conclusioni: Il livellante a base di acrilato di butile è la varietà più diffusa di vernici in polvere. Su questa base vengono aggiunti altri monomeri per la modifica e ne derivano molte varietà. I loro processi di sintesi sono simili. Tra questi, il peso molecolare e la sua distribuzione sono legati al fattore più critico: la dimensione della tensione superficiale. In questa sede non mi occupo delle sue modifiche e dei suoi derivati, e mi limito a esprimere la mia opinione personale sulla parte più elementare. È inevitabile che ci siano controversie e persino falsità.
Il presente documento vuole esprimere due punti di vista: Il primo è che il peso molecolare dell'agente livellante ha un impatto fondamentale sulla tensione superficiale e sul livellamento. Il secondo: ci sono molti fattori sintetici che influenzano la dimensione del peso molecolare. I dettagli dell'operazione e la digitalizzazione dell'operazione sono i fattori fondamentali della garanzia di qualità. Anche se il posizionamento di molti dati può non essere corretto all'inizio, e gli errori possono essere corretti con la pratica, questi elementi devono essere presenti. Il miglioramento continuo è l'unico modo per controllare la qualità fino all'estremo!