高性能丙烯酸涂料在汽車上的應(yīng)用和研究

王靜　馬欣

【摘 要】本文詳細介紹了高性能丙烯酸（叔碳酸縮水甘油酯改性羥基丙烯酸樹脂）的合成方法及相關(guān)技術(shù)，然后對以此酸為基料的丙烯酸涂料的各項性能進行了分析和研究，事實證明丙烯酸涂料是一種造價便宜、制造簡單、耐酸性好、保光保色性能優(yōu)良而且物理機械性能也十分優(yōu)良的汽車涂料。

【關(guān)鍵詞】丙烯酸；汽車涂料；應(yīng)用；分析

0.引言

近年來，我國的汽車工業(yè)得到了迅猛發(fā)展，隨著汽車在人們生活中的推廣，汽車專用涂料也成了人們生活中不可避免的用品。汽車涂料不僅要求顏色好看，保光保色性能好，還要求硬度高、耐水性好，耐酸性好。在眾多的涂料當中，以叔碳酸縮水甘油脂（E-10）與三聚氰胺樹脂交聯(lián)的羥基聚合物為原料進行化學(xué)反應(yīng)，生成的高性能丙烯酸涂料是一種各項性能都十分良好的涂料，不僅具有普通漆膜具備的豐滿度，還大大提高了汽車漆的耐水性和耐酸性。

1.高性能丙烯酸涂料的合成原理及工藝流程研究

1.1高性能丙烯酸涂料的合成原理簡介

高性能丙烯酸涂料的合成原理：E-10是環(huán)氧基化合物，它可以與丙烯酸（AA）或者甲基丙烯酸（MAA）反應(yīng)從而在催化劑的作用下生產(chǎn)中間產(chǎn)物ACE，再與丙烯酸樹脂發(fā)生聚合反應(yīng)，生成叔碳酸縮水甘油酯改性羥基丙烯酸樹脂，即丙烯酸涂料。

1.2高性能丙烯酸涂料的工藝流程研究

1.2.1 ACE的合成工藝流程研究

在丙烯酸涂料的合成過程中，ACE是中間產(chǎn)物，它的出現(xiàn)解決了E-10與丙烯酸酯很難直接聚合的難題，但合成ACE時必須注意控制E-10和AA單體的加入速度和反應(yīng)爐的溫度。如果原料加入過慢或溫度過高，會導(dǎo)致阻聚劑效率下降，從而使過氧化物M1-O-O-M2分解成M1-O﹒和M2-O﹒自由基，即使重新引發(fā)聚合反應(yīng)，最終合成的ACE也難以與丙烯酸發(fā)生聚合反應(yīng)，失去了合成ACE的本來意義。

在E-10與AA反應(yīng)形成ACE的過程中，E-10的環(huán)氧化物基團中的環(huán)會被打開，形成羥基融入到丙烯酸聚合物中，這時候叔碳酸能對交聯(lián)提供位阻保護效應(yīng)，因為叔碳酸結(jié)構(gòu)疏水而龐大，所以可以有效的防治水解，造就了聚合物具有十分優(yōu)良的特性，如耐水性、顏料濕潤性、高光澤、低粘度等。

1.2.2引發(fā)劑用量的研究

在此聚合反應(yīng)中，選擇合適的引發(fā)劑對丙烯酸樹脂來說是非常重要的，因為引發(fā)劑對樹脂的相對分子質(zhì)量影響很大，而且引發(fā)劑的半衰期需要匹配樹脂的合成溫度?，F(xiàn)在工業(yè)通常選擇二叔戊基過氧化物作為引發(fā)劑，因為它既不會對自由基奪氫，又易于產(chǎn)生線性聚合反應(yīng)，從而使生成的聚合物擁有較低的粘度和較好的性能。但引發(fā)劑的用量并非越多越好，引發(fā)劑的增多，會增加反應(yīng)活性，提高反應(yīng)速率，從而導(dǎo)致聚合物的相對分子質(zhì)量的降低，影響產(chǎn)品的質(zhì)量，而且增加成本。生產(chǎn)實踐表明，引發(fā)劑的用量為單體的總量的3%較好。

1.2.3丙烯酸樹脂Tg的影響研究

丙烯酸樹脂的Tg的高低直接影響丙烯酸樹脂的硬脆性。在生產(chǎn)中如果設(shè)置較低的Tg值，將有利于固體丙烯酸樹脂的制備，但會是丙烯酸樹脂的黏度增加、柔韌和耐沖擊性降低；而Tg值過低會降低涂膜的硬度，使涂層的附著力變差、干燥速率變慢，影響涂膜的性能。所以必須選擇合適的Tg值，才能使丙烯酸樹脂具有優(yōu)良的柔韌性和硬度，經(jīng)過實驗證明，Tg值為40-50℃時，涂膜的各項性能最優(yōu)。

1.2.4反應(yīng)溫度的影響研究

在丙烯酸樹脂的最終合成過程中，影響其相對分子質(zhì)量的關(guān)鍵因素之一是反應(yīng)溫度，但在丙烯酸聚合物的合成反應(yīng)中溫度過高或過低都不好，它的反應(yīng)溫度需要匹配聚合反應(yīng)引發(fā)劑的半衰期。如果聚合溫度過低，聚合反應(yīng)將以自由基耦合為主，其相對分子質(zhì)量太過分散，使樹脂的粘度過高，性能也不佳；如果聚合反應(yīng)的溫度超過150℃，其相對分子質(zhì)量的分散系數(shù)降低，合成樹脂的粘度也降低，但大大加快了引發(fā)劑的消耗，鏈自由基的歧化反應(yīng)增加，是樹脂中的殘余單體較多，影響成品漆的性能，尤其大大降低了漆的耐久性和耐酸性。經(jīng)過試驗得出：反應(yīng)爐里的溫度以控制在140-145℃（溶劑二甲苯的出餾點）為最佳，既可以滿足各項反應(yīng)條件，又便于控制反應(yīng)爐的溫度穩(wěn)定。

1.2.5鏈轉(zhuǎn)移劑的用量研究

鏈轉(zhuǎn)移劑的主要作用是通過轉(zhuǎn)移鏈自由基，來調(diào)節(jié)丙烯酸樹脂的相對分子質(zhì)量，使丙烯酸具有較為狹窄的相對分子質(zhì)量分布，從而優(yōu)化丙烯酸樹脂漆的性能。在此反應(yīng)過程中，鏈轉(zhuǎn)移劑濃度過大，會增加引發(fā)劑消耗，降低轉(zhuǎn)化率；過低則無法實現(xiàn)調(diào)節(jié)相對分子質(zhì)量的目的。試驗證明：鏈轉(zhuǎn)移劑的用量為1%時，合成的樹脂分子最佳，其耐水性和硬度均大于其他用量。

2.結(jié)論

本文首先對高性能丙烯酸樹脂涂料的合成原理進行了具體的描述，然后對高性能丙烯酸樹脂涂料工藝過程的分析和研究，尤其對反應(yīng)過程中的反應(yīng)溫度的影響、引發(fā)劑和鏈轉(zhuǎn)移劑的用量影響等進行了具體的分析和研究，通過這些研究，大大提高了丙烯酸樹脂的各項性能指標，為丙烯酸的生產(chǎn)者提供有效的借鑒。

實踐表明，丙烯酸樹脂涂料制造工藝簡單、價格便宜，比其他涂料具有更好的耐水性、耐酸性，是一種性能十分優(yōu)良的環(huán)境友好型汽車涂料。

【參考文獻】

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