Analyse van factoren die het moleculaire gewicht van polybutylacrylaat nivelleringsagent beïnvloeden
1. Inleiding: De rol van nivelleringsmiddel: Wanneer de poedercoating wordt gesmolten en geëgaliseerd, zijn er twee grensvlakken van "vloeibare fase" en "vloeistof-vaste fase". De hoofdmoleculaire keten van de nivelleringsagent kan een zeer dunne monomoleculaire laag vormen op het oppervlak van de smelt, die zorgt voor een uniforme oppervlaktespanning in de "vloeibare fase" en helpt bij het elimineren van verfziekten zoals speldenprikken en krimpgaatjes; tegelijkertijd kan de zijkant van de nivelleringsagent De ketenestergroep kan de oppervlaktespanning van de smeltcoating op gecontroleerde wijze verminderen, wat nuttig is voor het bevochtigen en de hechting tussen de coating en het oppervlak van de "vloeibaar-vaste fase" van het gecoate werkstuk, en zorgt tegelijkertijd voor een goede bevochtiging en verspreiding van het substraat.
Polybutylacrylaat is een van de meest gebruikte goedkope materialen voor poedercoatings. De belangrijkste reden hiervoor is dat het een relatief zuivere "-C-C-" hoofdketen heeft met harsafstotende eigenschappen, en de zijketen is een "butylestergroep" met harsvriendelijke eigenschappen; door deze structuur kan het vrij georiënteerd worden op het grensvlak, het deel van de esterbinding dat compatibel is met de vloeibare fase is naar binnen gericht, de hoofdketen drijft op het grensvlak om een uniforme monolaag te vormen en de oppervlaktespanning kan uniform zijn. De polymerisatiegraad "n" geeft de grootte van het moleculaire gewicht weer.
2. Wat is het meest redelijke molecuulgewicht van de vloeistofstroom?
Volgens de rapporten van binnen- en buitenlandse experts, van de oppervlaktespanning, de flexibiliteit van de hoofdketen, de bevochtigbaarheid van het substraat, de bevochtigbaarheid en inkapseling van de pigmentvuller, de mobiliteit van de moleculen, en de operabiliteit van het syntheseproces, de vorming van Vanuit het oogpunt van glans, molligheid en onderscheidbaarheid van de coating, neigen de conclusies over het algemeen naar de volgende indicatoren: Mn=4000-5000; Mw=7000-10000, polydispersiteit van de molecuulgewichtsdistributie Mw/Mn=1,5-2,2, Dit is de meest ideale molecuulstructuurindex van polybutylacrylaat.
Moleculen boven de 20.000 zijn moeilijk verenigbaar met het systeem omdat de moleculen te groot zijn en de neiging hebben om licht of extinctie te verliezen; onder de 4.000 en boven de 20.000 stromingsmoleculen, hoe kleiner het aandeel, hoe beter. Een punt dat het waard is om te benadrukken: Mn = 3000-10000, moleculair gewicht distributie Mw / Mn = 1,5-7,0 is ook beschikbaar, maar af en toe zullen er problemen zijn, zoals: te veel inhoud van kleine moleculen en super-moleculen, speldenprikken en verlies van licht zal verschijnen , niet anti-interferentie en ga zo maar door. Moleculen onder de 4000, omdat de moleculen te klein zijn en de compatibiliteit te goed is, zal dit de nivellerende eigenschap verliezen, waardoor alle kleine rimpelingen ontstaan bij het kijken naar het licht; zoals hieronder getoond:
3. Synthetische materialen: Zodra het molecuulgewichtbereik is bepaald, is het resterende werk het vinden van grondstoffen en het bepalen van het proces rond dit doel. De belangrijkste materialen zijn: n-butylacrylaat, xyleenoplosmiddel, azo-AIBN-katalysator, molecuulgewichtregelaar. Om de kosten te verlagen kan 3%-5% styreen worden toegevoegd voor copolymerisatie; sommige bedrijven gebruiken ook 2-ethylhexylacrylaat, gemodificeerd met vinyltrimethicone, hydroxyethylacrylaat, octylacrylaat of isooctylacrylaat. Dit zijn gunstige innovaties, vooral om de oppervlaktespanning te verlagen en de anti-jamming prestaties te verbeteren. Om de kosten te drukken, voegen sommige fabrieken direct dioctyltereftalaat, isooctyltereftalaat, diethylfumaraat, diethylmaleaat, epoxy sojaolie, etc. toe, de algemene dosering is ongeveer 20%. Deze praktijken zijn niet bevorderlijk voor nivellering en anti-interferentie.
De keuze van het oplosmiddel is gevarieerd. In het begin werd tolueen (kookpunt 110,63 °C) gebruikt, maar vanwege de problemen met toxiciteit en het lage kookpunt werd geleidelijk xyleen (138,5~141,5 °C) gebruikt. Ethyleenglycolmonomethylether (of ethyleenglycolmonomethylether) is ook een zeer ideaal oplosmiddel. Het is minder giftig dan xyleen en heeft een kookpunt van 124,6 °C. Het wordt niet veel gebruikt in China, en de methode om het te mengen met xyleen als oplosmiddel in het buitenland is zeer de moeite waard. Als het kookpunt te laag is, is het moleculaire gewicht van de synthetische nivelleermiddel te groot, wat neigt naar schuimvorming, maar de capaciteit verliest licht en mist. Oplosmiddelen met een hoog kookpunt zijn niet geschikt voor gebruik omdat de verdampingstemperatuur van het oplosmiddel te hoog is, waardoor het eindproduct gemakkelijk kan vergelen en macromoleculen kan vormen. Momenteel wordt in China meestal gemengd xyleen gebruikt als oplosmiddel. De grondstoffen zijn betaalbaar, goedkoop, weinig giftig, gemakkelijk op te slaan, gemakkelijk te gebruiken en veilig.
Waarom azobisisobutyronitril AIBN gebruiken als initiator in plaats van dibenzoylperoxide BPO? Twee factoren worden voornamelijk overwogen: Ten eerste kunnen het type en de hoeveelheid initiator het relatieve moleculaire gewicht en de moleculaire structuur van het polymeer beïnvloeden, waardoor de chemische en fysische eigenschappen van de hars worden beïnvloed. Azobisisobutyronitril (AIBN) en dibenzoylperoxide (BPO) hebben een verschillende ontledingskinetiek. De kettingovergangsconstante van AIBN is klein, de ontledingssnelheid verschilt niet veel in verschillende oplosmiddelen, de activiteit van vrije radicalen is minder dan die van benzeenradicalen, de kettingovergangsreactie is minder en het verkregen polymeer heeft een smallere relatieve molecuulmassaverdeling. AIBN wordt gebruikt als initiator. De agent kan de viscositeit van de hars in een geschikter bereik houden. Nadat BPO is ontleed, kunnen echter gemakkelijk benzeenradicalen met een hogere activiteit worden gegenereerd en benzeenradicalen kunnen gemakkelijk waterstofatomen vastleggen op de hars. monomeer of polymeermoleculaire keten, wat leidt tot vertakking en verknoping, verbreding van de relatieve molecuulmassaverdeling en vermindering van de viscositeit van het polymeer. aanzienlijk verhoogd. De tweede is: de eindgroep gevormd door de polymerisatie geïnitieerd door azo-AIBN is (CH3)3C-, die een betere buitenduurzaamheid heeft; terwijl de eindgroep gevormd door het BPO geïnitieerde polymeer een benzeenring is, die slecht bestand is tegen weersinvloeden buiten en zal leiden tot coating film na een lange tijd. Vergeling en veroudering. Algemeen wordt aangenomen dat wanneer de massafractie van initiator groter is dan 4%, de mechanische eigenschappen, chemische eigenschappen en thermische stabiliteit van het polymeer negatief worden beïnvloed.
De praktijk heeft uitgewezen dat in het proces van het synthetiseren van polybutylacrylaat nivellerende agent, de volgende belangrijke punten goed moeten worden gecontroleerd:
1) De verhouding van het totale bedrag van monomeer oplosmiddel ≈ 1: (1,0-1,2): Deze verhouding heeft een grote invloed op de polydispersiteit van het molecuulgewicht. Hoewel het hele reactieproces een "starvation" reactie is, is het oplosmiddel in een overtollige toestand, maar met de De concentratie van elke component in het oplosmiddel verandert sterk door de toename van de hoeveelheid van monomeer druipen en de vorming van reactanten. Oppervlaktespanning heeft een negatieve invloed op het egaliseren en de volheid van de coating.
2) Druppelsnelheid: Gelijkmatige en geleidelijke druppelsgewijze toevoeging is voordelig. De chemische reactie wordt in een oogwenk uitgevoerd. Als de reactieomstandigheden eenmaal zijn bereikt, kan de reactie binnen een tienduizendste van een seconde worden voltooid. Het is vooral belangrijk om niet overhaast en nonchalant te werk te gaan. De polydispersiteit van het moleculaire gewicht wordt er sterk door beïnvloed.
3) Invloed van het watergehalte in monomeren en oplosmiddelen: zowel monomeren als oplosmiddelen bevatten ≤5‰ water, hoewel niet veel, maar omdat het oplosmiddel wordt gerecycled, zal het water zich blijven ophopen. Een kleine hoeveelheid water komt de reactieketel binnen met het oplosmiddel of monomeer en azeotroop met xyleen na verhitting, waardoor een grote hoeveelheid azo-AIBN wordt verbruikt, de kosten toenemen en de molecuulgewichtsverdeling wordt beïnvloed, wat niet bevorderlijk is voor later gebruik.
4) Timing en snelheid van toevoegen van azoverbinding: Het doel van deze handeling is om de niet-gereageerde kleine moleculen of monomeren te laten doorreageren, om te voorkomen dat de niet-gereageerde kleine moleculen in het oplosmiddel terechtkomen wanneer het oplosmiddel later verdampt, en om de volgende reactie te beïnvloeden. De monomeerconcentratieverhouding en de molecuulgewichtsverdeling van de ketel. Over het algemeen kan een tiende van de totale hoeveelheid initiator worden gebruikt.
5) De bewaartijd van de warmte en de verdampingstijd van het oplosmiddel hebben weinig invloed op het moleculaire gewicht, maar de temperatuur mag niet te hoog zijn en de tijd niet te lang. De lage temperatuur vacuümverdamping van het oplosmiddel is gunstig voor de chromaticiteit van het eindproduct. Hoe lager de temperatuur en hoe korter de tijd, hoe gunstiger het is, natuurlijk is het uitgangspunt dat het oplosmiddel volledig verdampt moet zijn.
6) Drietrapsfiltratie: het oplosmiddel en monomeer moeten worden gefilterd wanneer ze de reactieketel en de druppelopslagtank binnenkomen; het filterelement of het filterscherm moet regelmatig worden gereinigd en vervangen, wat bevorderlijk is voor het filteren van geleerde deeltjes of onzuiverheden. Hoewel deze handelingen weinig effect hebben op de molecuulgewichtsverdeling, zijn ze absoluut essentieel om een hoge kwaliteit te garanderen.
7) Door de bovenstaande controle op de werking hebben we GPC-gelchromatografietest uitgevoerd op de geproduceerde producten en de volgende molecuulgewichtgegevens verkregen: aantal gemiddeld molecuulgewicht 4457; massa gemiddeld molecuulgewicht 7879; molecuulgewichtverdeling 1,7679; relatief ideaal.
Conclusie: Butylacrylaat egaliseermiddel is de meest gebruikte variëteit van poedercoatings. Op basis hiervan worden andere monomeren toegevoegd om te modificeren en zo ontstaan vele varianten. Hun syntheseprocessen zijn vergelijkbaar. De grootte van de oppervlaktespanning beïnvloedt de meest kritieke factor. Het gaat hier niet om modificaties en derivaten en ik geef alleen mijn persoonlijke mening over het meest fundamentele deel. Het is onvermijdelijk dat er geschillen en zelfs onwaarheden zijn.
Er zijn twee gezichtspunten die dit artikel tot uitdrukking wil brengen: Ten eerste heeft het moleculaire gewicht van het nivelleringsmiddel een fundamentele invloed op de oppervlaktespanning en nivellering. Ten tweede zijn er veel synthetische factoren die de grootte van het moleculaire gewicht beïnvloeden. De details van de bewerking en de digitalisering van de bewerking zijn de fundamentele factoren van kwaliteitsborging. Hoewel de positionering van veel gegevens in het begin misschien niet correct is, en de fout kan worden gecorrigeerd door oefening, moeten deze items aanwezig zijn. Voortdurende verbetering is de enige manier om de kwaliteit tot het uiterste te controleren!