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2022-02-14 7794
粉末涂料作為一種無(wú)溶劑環(huán)保型涂料有著巨大的市場(chǎng)需求，而越來(lái)越苛刻的使用條件對(duì)粉末涂料的耐高溫性能提出了更高的要求。
一、概述
近年來(lái)，隨著我國(guó)環(huán)保政策的不斷加強(qiáng)和深入，對(duì)涂料行業(yè)提出了更高標(biāo)準(zhǔn)的環(huán)保要求，國(guó)內(nèi)油漆行業(yè)紛紛向水性化、高固含、無(wú)溶劑化等方向轉(zhuǎn)型升級(jí)，粉末涂料得到了迅速發(fā)展。
粉末涂料與傳統(tǒng)工業(yè)用溶劑涂料相比，更具有經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保性，而且具有優(yōu)異的耐化學(xué)性、耐腐蝕性以及機(jī)械強(qiáng)度高等性質(zhì)。
粉末涂料在其加工和固化的過(guò)程中，要經(jīng)受混合熱加工和高溫的烘烤，如果在生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)分子鏈的保護(hù)不足，則易發(fā)生分子結(jié)構(gòu)的熱氧老化分解進(jìn)而影響性能和涂料的色澤。
并且更多的粉末涂料也越來(lái)越多地被應(yīng)用到高溫環(huán)境中，如電飯煲、微波爐等小家電的涂層，這些因素對(duì)粉末涂料的耐高溫穩(wěn)定性提出更高的要求。
抗氧劑作為一種常見(jiàn)的抗老化助劑對(duì)高分子聚合物材料提供優(yōu)異的抗熱氧老化保護(hù)和長(zhǎng)期的穩(wěn)定性，是粉末涂料方案體系中不可缺少的組份，且越來(lái)越多的應(yīng)用需求開(kāi)發(fā)期望通過(guò)抗氧劑體系的優(yōu)化來(lái)改善粉末涂料的耐高溫穩(wěn)定性。
抗氧劑168
目前，傳統(tǒng)的應(yīng)用在粉末涂料中的抗氧劑主要有受阻酚類抗氧劑1010、抗氧劑1076等，亞磷酸酯類抗氧劑168、抗氧劑626等，基本都無(wú)法滿足粉末涂料在高溫條件下的熱穩(wěn)定性。
本文開(kāi)發(fā)了一種專門(mén)針對(duì)粉末涂料的復(fù)合抗氧化劑體系，可以有效阻止粉末涂料在高溫下的熱氧老化降解，并對(duì)涂層顏色提供優(yōu)異的保護(hù)，可拓展粉末涂料在高溫家電領(lǐng)域的發(fā)展應(yīng)用。
二、試驗(yàn)部分
2.1試樣的制備
將聚酯樹(shù)脂、固化劑、抗氧劑、硫酸鋇、二氧化鈦等其他添加劑按照一定比例配料，進(jìn)行預(yù)混合后，將混合料熔融擠出，壓片后破碎，將碎粉過(guò)篩后得到一定粒徑對(duì)的粉末涂料產(chǎn)品。
2.2試驗(yàn)設(shè)備
高溫烘箱，雙螺桿擠出機(jī)，色差儀。
2.3試驗(yàn)方法
2.3.1抗氧劑熱穩(wěn)定性測(cè)試將ABCD四組配方中用到的抗氧劑置于230℃烘箱中0.5h，測(cè)試其色差及失重率。
2.3.2粉末涂料熱穩(wěn)定性測(cè)試將2.1中粉末涂料樣品經(jīng)過(guò)靜電噴涂后，在200℃下固化10min得粉末涂層。為評(píng)價(jià)抗氧劑對(duì)粉末涂料的耐熱性影響，將粉末涂層至于高溫老化烘箱中，熱老化條件為230℃，2h。測(cè)試涂層的保光率和色差。
三、結(jié)果與討論
3.1抗氧劑的作用機(jī)理
涂料中涂層的網(wǎng)狀聚合物是由無(wú)數(shù)分子鏈段通過(guò)化學(xué)鍵連接在一起，這些化學(xué)鍵上含有氫、氧、雙鍵等；
它們?nèi)菀资艿綗帷⒁约把醯墓?，產(chǎn)生大量的自由基和氫過(guò)氧化物，致使聚合物鏈段遭受破壞，最終導(dǎo)致涂層開(kāi)始老化，出現(xiàn)光澤度降低、表面粉化以及變色等現(xiàn)象。在粉末涂料中添加抗氧劑可以有效抑制聚合物的熱氧老化行為。
抗氧劑主要分為兩大類：主抗氧劑和輔助抗氧劑。主抗氧劑主要包含芳香胺類抗氧劑、受阻酚類抗氧劑，其作用機(jī)理為捕獲鏈反應(yīng)階段形成的自由基R?和ROO?，終止鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。
輔助抗氧劑主要包含亞磷酸酯抗氧劑和硫代酯類抗氧劑，其作用機(jī)理是分解ROOH，使其產(chǎn)生穩(wěn)定物質(zhì)。主、輔助抗氧劑復(fù)合使用可以起到一定的協(xié)同作用，達(dá)到更優(yōu)異的抗氧化效果。
3.2抗氧劑熱穩(wěn)定性研究
表2抗氧劑在230℃下高溫老化0.5h的色差及失重率
抗氧劑自身的熱穩(wěn)定性決定了其對(duì)樹(shù)脂在高溫加工和使用過(guò)程中能否提供良好的保護(hù)。
如果抗氧劑自身的熱穩(wěn)定性差，高溫下發(fā)生分解，就喪失了抗氧化劑的性能，無(wú)法為樹(shù)脂提供良好的熱氧老化保護(hù)。
由表2中可知，四種抗氧劑在高溫老化下的顏色變化及失重率都不算嚴(yán)重，說(shuō)明四種抗氧劑的熱穩(wěn)定性都表現(xiàn)良好。
其中，A配方為單一受阻酚類抗氧劑。B配方為單一亞磷酸酯類抗氧劑，失重率較高，說(shuō)明B發(fā)生了一定程度的分解。
C配方為市面常用復(fù)合抗氧劑體系。D配方為針對(duì)粉末涂料開(kāi)發(fā)的專用復(fù)合抗氧劑體系，實(shí)驗(yàn)表明D配方的高溫顏色變化以及熱損失率都表現(xiàn)優(yōu)異。
抗氧劑1076
3.3不同抗氧劑對(duì)粉末涂料耐熱性能影響
230℃下不同抗氧劑配方涂層保光率和黃色指數(shù)變化
從表3中數(shù)據(jù)可以看出，經(jīng)過(guò)230℃高溫老化2h后，粉末涂層遭到了不同程度的破壞，A、B配方均為單一抗氧劑體系，對(duì)粉末涂層的保護(hù)效果略差，C配方對(duì)涂層的熱氧老化保護(hù)明顯優(yōu)于A和B。
其中，D配方作為專門(mén)針對(duì)粉末涂料研發(fā)的抗氧劑配方，對(duì)涂層的粉化以及顏色保護(hù)都表現(xiàn)最為優(yōu)異，使粉末涂層的耐高溫性能得到顯著改善。
四、結(jié)語(yǔ)
本文主要探究了不同抗氧劑體系對(duì)粉末涂料的耐高溫老化性能的改善效果，結(jié)果表明：
1、不同抗氧劑在高溫老化時(shí)熱穩(wěn)定性存在差異，其中B配方（亞磷酸酯類抗氧劑）的熱穩(wěn)定性較差，A、C、D配方均表現(xiàn)優(yōu)異的熱穩(wěn)定性。
2、研究發(fā)現(xiàn)，復(fù)合抗氧劑體系對(duì)粉末涂料的熱氧老化保護(hù)優(yōu)于單一組份的受阻酚類或亞磷酸酯類抗氧劑，且針對(duì)粉末涂料開(kāi)發(fā)的復(fù)合抗氧劑體系D配方，對(duì)涂層在高溫條件下的熱氧老化保護(hù)更優(yōu)異。
來(lái)源：凱茵化工
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