不饱和聚酯腻子的稳定性研究

1 前言
不饱和聚酯腻子是用于汽车、高档家具等涂装的新型材料, 替代了以前所使用的石膏浆、桐油灰等产品。它具有使用方便、固化时间短、打磨松度好、表面光洁度高、附着力强等优点, 受到用户的
普遍欢迎。目前国产原子灰其产品多项性能均可与进口产品( 以日本 "gg g"牌原子灰为参照) 相媲美, 但国产产品贮存期短。如一般进口产品贮存有效期为12 个月, 而国产同类产品的贮存期往往只有6 个月左右。影响原子灰贮存期的主要因素除了表面结皮以及树脂本身有效期之外, 最主要的原因就是填料的沉降问题。本文主要研究防沉剂及其用量、填料粒度等对腻子沉降的影响。

2 实验部分
2.1 材料与试剂
337# 不饱和聚酯树脂、轻质氧化镁、聚乙烯蜡、聚甲基丙烯酸甲酯、气相S iO2、滑石粉等。
2.2 不饱和聚酯腻子的制备
2.2.1 腻子配方见表1

2.2.2 工艺过程
首先, 采用母料法添加S iO2 气溶胶, 取100份树脂加入8 份S iO2 于高速搅拌器中搅拌3~5min, 制得母料转入慢速搅拌器内, 分批加入混匀过筛的主填料滑石粉, 钛白粉及其它助剂。

2.3 防沉效果的测试
将4kg 产品装入密封镀锌铁桶内, 存放于25 ºc ~ 28 ºc 下测试实际的贮存期。其时间以树脂与填料不分层或分层后通过人工轻微搅拌可再分散为产品的贮存有效期。

3 结果与讨论
3.1 防沉剂的防沉效果
表2 为用不同防沉剂制备腻子的贮存情况, 从中可以看出, 对于母体为不饱和聚酯腻子来说, 由于其产品的填料加入量大, 要使填料在长时间内不发生沉降, 又不影响腻子其它产品性能, 经过反复试验得出, 在4kg 腻子中加入32g 气相S iO2 为最佳, 其添加工艺采用母料法为佳。

3.1.1 轻质MgO[ 1]
碱土金属的轻质MgO 对基料为不饱和聚酯树脂的腻子有流变作用。它的流变作用可防止贮存时填料的沉降或使沉淀软化, 以提高其再分散性。如在4kg 腻子中加入( 3~ 5) 份轻质MgO 作为流变助剂, 结果在短期内( 2~ 3 个月贮存期内) 防沉效果较好。但由此引入的疏松网络结构! 比较脆弱, 轻微的外力, 如机械外力即可破坏这个网络而失去流变防沉作用, 同时增加了腻子的粘度, 使操作不便。
表2 不同防沉剂制备的腻子贮存情况

3.1.2 聚乙烯蜡
分子量在1500~ 3000 的聚乙烯蜡, 它在不饱和聚酯腻子的作用是使聚酯溶胀并分散于非极性溶剂中形成凝胶体, 使填料悬浮于胶体中, 而达到防沉效果。其防沉效果较好, 但却大大提高了腻子的粘度, 使涂层不好展开, 影响涂装施工。

3.1.3 聚甲基丙烯酸甲酯
聚甲基丙烯酸甲酯系有机高聚物, 它与不饱和聚酯树脂形成立体网络!, 使腻子中大量的填料悬浮于这个网络! 之中, 防沉效果非常显著。如在腻子中加入( 2~ 3) 份的聚甲基丙烯酸甲酯, 其产品的贮存期可达12 个月不沉淀。但随着贮存的延长, 产品会出现拉丝! 现象, 这是由于聚合物与不饱和聚酯间网络! 的进一步延伸! 所致。

3.1.4 气相S iO2
活性S iO2 其表面的Si 原子并不是全部具有四个硅氧烷键, 其中一部分Si 原子是由三个硅氧烷键和一个羟基组成, 形成硅烷醇基。由于这些S iO2表面的硅烷醇基可在流动态的树脂母体中彼此以氢键缔合, 使这些S iO2 颗粒结合成链, 并进而形成立体网络结构, 因此使活性S iO2 具有优异的触变性, 能很好地改善填料在树脂中的分散性。以下是在4kg 腻子中加入32g 气相S iO2 的防沉结果( 在25 ºc ~ 28 ºc 下) 。

实验表明, 对于母体为不饱和聚酯树脂的腻子来说, 由于其产品的填料加入量大, 要达到填料在长时间内( 12 个月内) 不发生沉降, 不影响腻子的其它产品性能, 在腻子中加入气相S iO2 为最佳防沉剂。

3.2 主填料粒度对沉降的影响
由于产品性能的要求所致, 腻子表层不能太坚硬, 即打磨松度好, 并且填料粒度大, 表面涂层结构比较疏松, 固化后的腻子涂层松度也较好。但是, 填料粒度大, 沉降较快, 不利于防沉, 且分散性也较差, 因此, 可从主填料不同粒度的滑石粉配比来满足防沉与涂层松度的要求。
表3 不同粒度的滑石粉和用量比对涂层松度和填料沉降的影响

在选择了适合防沉剂及其用量、主填料粒度的配比后, 采用合适的工艺加工方法将使防沉效果达到最佳。