摘要：采用兩步法合成了戶外耐候粉末涂料用聚酯樹脂，并用ET-IR、UV-Uis進(jìn)行了表征。研究了IPA、TMP、ADA用量對聚酯樹脂耐候和耐沖擊性能的影響。結(jié)果表明：隨著IPA用量的增大，聚酯樹脂的耐候性能提高，耐沖擊性能下降；隨著TMP用量的增大，聚酯樹脂的耐候性能提高，耐沖擊性能先提高后下降；隨著ADA用量的增大，聚酯樹脂的耐候性能下降，耐沖擊性能提高。在優(yōu)化配方下所合成的聚酯樹脂保光率90％（240h B燈老化），耐沖擊性能優(yōu)異。

1 前言

近年來，隨著人們環(huán)保意識的提高，發(fā)展環(huán)保型涂料越來越受到公眾的重視。粉末涂料作為無溶劑固體涂料，voc排放幾乎為零，對環(huán)境的污染大大降低，是環(huán)保型涂料的理想類型。

粉末涂料涂層在戶外環(huán)境中，受到紫外線照射及水、酸雨、氧氣等的作用，涂層會不斷老化降解，使得使用壽命大大降低，此外，由于受到碰撞等外界因素的等影響，涂層也會產(chǎn)生裂紋等機(jī)械損害，影響其使用壽命。因此，提高粉末涂層的耐候性及機(jī)械性能對于節(jié)能減排，提高材料使用壽命都有十分重要的意義。而聚酯樹脂作為粉末涂料的重要組成部分，是優(yōu)化耐候性能和機(jī)械性能的關(guān)鍵。

現(xiàn)有的技術(shù)條件下，單純解決粉末涂料涂層的耐候性能及機(jī)械性能都不成問題，顧宇昕等對影響粉末涂料耐候性能等因素做了系統(tǒng)研究，陳龍才等對影響聚酯沖擊性能的因素作了研究。然而，要同時(shí)兼顧粉末涂料的耐候性能及機(jī)械性能目前還存在較大的難度，主要受制于合成聚酯樹脂單體的限制，至今還沒有一種同時(shí)具有較好柔順性、較好耐候性能和成本合適的單體。因此，協(xié)調(diào)解決粉末涂料耐候性能及機(jī)械性能就成為了聚酯樹脂改進(jìn)的重要方向之一。筆者通過研究不同單體對聚酯樹脂耐候和耐沖擊性能的影響，優(yōu)化了聚酯樹脂的合成配方及聚酯性能參數(shù)，獲得了同時(shí)具有優(yōu)異耐候和耐沖擊性能的聚酯樹脂品種。

2 實(shí)驗(yàn)部分

2.1 原材料

精對苯二甲酸（PTA），間苯二甲酸（IPA），己二酸(ADA)，三羥甲基丙烷（TMP），新戊二醇（NPG），異氰尿酸三縮水甘油酯（TGIC），抗氧劑245，抗氧劑626，鈦白粉，硫酸鋇，流平劑，安息香，均為工業(yè)級。

2.2 聚酯樹脂的合成工藝

按配方量將多元醇和多元酸、催化劑加入到100L反應(yīng)釜中，攪拌均勻。在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，逐漸升溫至240℃反應(yīng)，達(dá)到目標(biāo)酸值、粘度后添加酸解劑進(jìn)行酸解，時(shí)間3、5h，待達(dá)到目標(biāo)酸值、粘度后進(jìn)行抽真空縮聚，2、3h后得到酸值、羥值、黏度及相對分子質(zhì)量及其分布符合要求的產(chǎn)品。

2.3 粉末涂料及涂層的制備工藝

按表1的基本配方制備粉末涂料，工藝流程為：

配料→預(yù)混→擠出→壓片→粉碎→過篩→3產(chǎn)品，將制備得到的粉末涂料用靜電噴涂并按一定的固化條件固化得到涂層，進(jìn)行涂料及涂層性能的檢測。

2.4 樣品的檢測與表征

FT-IR：采用美國Nicolet公司Nexus670型傅里葉變換紅外光譜儀分析樣品的結(jié)構(gòu)；

UV-Vis：采用北京普析通用儀器有限責(zé)任公司的TU-1901型雙光束紫外可見分光光度計(jì)分析樣品的紫外吸收性能；

耐候性能測試：采用美國Q-Lab Corporation公司QUV/Spray型號人工老化箱進(jìn)行耐候性能測試。實(shí)驗(yàn)條件：循環(huán)條件UVB:60℃×4h光照50℃×4h冷凝，輻照度0.71W/m2/nm。

沖擊性能測試：參照GB/T 1732-1993漆膜耐沖擊測定法測定粉末涂層的耐沖擊性能。

3 結(jié)果與討論

3.1 聚酯樹脂配方及基本性能

3.2 聚酯樹脂的紅外檢測結(jié)果

圖1為所合成耐候、耐沖擊聚酯樹脂樣品的紅外光譜圖，從圖1可以看出，3276cm-1附近較寬而散的吸收峰為羧基的-OH吸收峰。2963cm-1附近為烷烴的C-H特征鍵吸收峰。1713cm-1附近為酯基的C=O鍵特征吸收峰。1266cm-1附近的為酯基的C-O鍵的特征吸收峰。在1600cm-1、1585、1500cm-1、1450cm-1處為苯環(huán)特征吸收峰，在1675cm-1～1640cm-1無烯烴的C=C吸收峰。由圖可知，所合成的聚酯為芳香族端羧基飽和聚酯樹脂。

3.3 IPA用量對粉末涂層耐候及耐沖擊性能的影響

圖2為不同IPA含量對聚酯樹脂耐候性能及耐沖擊性能的影響關(guān)系圖。從圖中可以看出，隨著IPA用量的增大，聚酯涂層的耐候性能隨之增大，但耐沖擊性能卻呈現(xiàn)下降趨勢。聚酯涂層在戶外使用過程中的老化降解，主要與紫外線照射有關(guān)。圖3為不同IPA比例所得聚酯樹脂的紫外光譜圖。從圖中可知，當(dāng)IPA用量增加時(shí)，聚酯樹脂的紫外吸收強(qiáng)度減弱。從而減少了聚合物的降解，提高了耐候性能。但由于IPA的非對稱結(jié)構(gòu)，因此由其合成的樹脂的力學(xué)性能較差，在外力作用下較容易引起分子鏈的斷裂，從而導(dǎo)致其耐沖擊性能下降。

3.4 TMP用量對粉末涂層耐候及耐沖擊性能的影響

圖4為TMP用量對聚酯涂層耐候性能和耐沖擊性能的影響。從圖中可以看出，隨著TMP用量的增加，涂層的耐候性能有逐漸提升的趨勢，機(jī)械性能先升高后下降。TMP為3官能團(tuán)的多元醇，由于單體分子中不含有β氫原子，對于提高聚酯樹脂的耐候性能具有一定的幫助。該單體的加入還能起到提高交聯(lián)密度的作用，使分子由長鏈結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)榫W(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，從而提高聚酯的耐沖擊性能。但添加量過大會引起涂層過硬，從而降低涂層的柔韌性能。此外，還會引起粘度的迅速上升，甚至產(chǎn)生凝膠，因此，添加量不易過多。

3.5 ADA用量對粉末涂層耐候及耐沖擊性能的影響

圖5為ADA添加量對聚酯涂層耐候及力學(xué)性能的影響關(guān)系圖。從圖中可以看出，隨著ADA用量的增大，聚酯樹脂的耐沖擊性能提高。這主要是因?yàn)?，ADA是脂肪族二元酸，它的加入提高了聚酯高分子分子鏈的柔順性，因此，提高了其耐沖擊的性能。但由于ADA單體中所含的阝氫原子較多，較易吸收能量引起分子鏈的斷裂。因此，ADA的添加，會對聚酯樹脂的耐候性產(chǎn)生較大影響。

4 結(jié)論

采用兩步法合成了戶外耐候粉末涂料用聚酯樹脂。紅外分析結(jié)果表明所合成的聚酯樹脂為芳香族端羧基飽和聚酯樹脂。隨著IPA用量的增大，聚酯樹脂的耐候性能提高，耐沖擊性能下降；隨著TMP用量的增大，聚酯樹脂的耐候性能提高，耐沖擊性能先提高后下降；隨著ADA用量的增大，聚酯樹脂的耐候性能下降，耐沖擊性能提高。在優(yōu)化配方下所合成的聚酯樹脂保光率90％（240h B燈老化），耐沖擊性能優(yōu)異。

文/陳闖1、2，李勇1、2，劉亮1、2，曾定1、2

1.中國電器科學(xué)研究院

2.廣州擎天材料科技有限公司

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