孙国良1, 2,刘治猛1, 2,刘煜平2,钟赤锋2,贾德民1
(1.华南理工大学材料科学与工程学院,广东广州 510641; 2.东莞理工学院材料与环境工程研究中心,广东东莞 523808)
摘要:以4, 4-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)和3-二甲基氨基丙胺为原料,合成了一种有机脲类低温固化剂二苯 基甲烷-4, 4-二[N,N-二甲氨基丙脲],并改进了粉末涂料的生产工艺,使环氧粉末涂料在低温下实现完全固化。环 氧粉末涂料中加入11%有机脲类固化剂,可以在130℃8 min和140℃4 min的条件下实现完全固化,使粉末涂料 应用于塑料制品、纸张、纸板及木材等热敏性基材的表面涂膜成为可能。
关键词:环氧粉末涂料;热敏性基材;有机脲类低温固化剂;合成
中图分类号:TQ 630. 7 文献标识码:A 文章编号: 1671-3206(2008)12-1432-04
粉末涂料是一种公认的高生产效率、优良涂膜性能、生态环保型、经济型的4E型涂料产品[1]。其VOC排放几乎为零,环保要求更加驱使其迅猛发展。但粉末涂料不管是热塑性或热固性,其成膜温度高,一般需在180℃以上烘烤20min,使其应用仅局限于金属等耐热基材,无法应用于热敏性基材。固化温度高,也使能耗增加,固化温度每降低10℃, 可节省涂装能源10%左右。固化时间长还导致连 续生产线占地面积大,增加产品在烘烤室内的存留 时间,对生产成本和生产效率均不利。因此,对粉末 涂料进行低温固化和快速固化研究具有重要的意 义。本文合成了一种有机脲类低温固化剂,使环氧 粉末涂料能在低温下快速固化[2-4],从而使粉末涂料 应用于塑料制品、纸张、纸板及木材等热敏性基材成 为可能[5],具有很好的工业应用前景。
1 实验部分
1.1 试剂与仪器
双酚A型环氧树脂E-12、金红石型钛白粉、 4, 4-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)均为工业品;硫酸钡为分析纯; 3-二甲基氨基丙胺、2, 2-二(4-羟基 苯)丙烷(双酚A)、安息香均为化学纯。SFJ-32N无间隙挤出机;高速万能粉碎机;红外线烤炉;MSGNA-IR760型红外分析仪;标准筛。
1. 2 含双酚A的有机脲类低温固化剂的合成
称取0. 5 molMDI于三口烧瓶中,在70℃下保 温30 min,使其慢慢由固态变为完全液态。在2 h 内滴加1. 0 mol 3-二甲基氨基丙胺,同时升温至 95℃。滴加完毕,升温至140℃,保温反应1 h,直至 异氰酸酯耗尽,生成淡黄色固态物质。二苯基甲烷- 4, 4-二[N,N-二甲氨基丙脲],反应方程式如下:
继续升温至165℃,加入0. 98 mol双酚A溶解 有机脲类化合物,反应产物变为清澈溶液。趁热倒 出,冷却凝固,加入丙酮使其溶解,减压蒸馏,脱除丙 酮,得到褐色固体产物,即为含有双酚A的有机脲 类化合物二苯基甲烷-4, 4-二[N,N-二甲氨基丙脲], 其分子量为454,产率为98%。
1.3 环氧树脂和低温固化剂的混合 称取一定量的双酚A型环氧树脂E-12和合成 的含有双酚A的有机脲类低温固化剂,加入丙酮, 在搅拌下进行充分溶解,于60℃下减压脱除丙酮。 残余丙酮在真空干燥箱中于60℃下脱除。产物为 双酚A型环氧树脂E-12和含有双酚A的有机脲类 低温固化剂的混合物。