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PVF 树脂的合成及在水基汽车腻子中的应用
□ 张炳烛, 傅朗霞, 许永权, 杨久义 (河北科技大学化工设计研究所, 石家庄050018)
1 前 言
水基腻子的施工性能和贮存稳定性是涂装现场施工人员较为关心的两项重要指标。为赋予水基腻子良好的施工性能和贮存稳定性, 我们曾选择多种水溶性高分子增稠剂如: 羧甲基纤维素、甲基纤维素、羟甲基纤维素、聚丙烯酸钠、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇等与腻子专用乳液和充隙交联剂配合使用。这些物质引入水基腻子系统, 一方面提高了体系的粘稠度, 可有效地防止流挂, 同时提高了产品的贮存稳定性; 另一方面, 由于这些物质溶于分散介质, 从而避免了乳胶粒子和无机填料之间的直接接触, 增大了滑动性, 提高了水基腻子的涂刮性能。但常规水溶性高分子增稠剂的加入, 也给水基腻子带来一些弊病: 一是腻子固体含量明显降低, 不仅影响干燥速度, 而且能引起体积收缩, 腻子涂层表面出现裂纹; 二是降低了涂层的耐水性, 在水中浸泡时易出现溶涨现象。为满足水基汽车腻子的性能要求, 我们制备了综合性能均佳的水溶性PVF 树脂。
2 实验部分
211 主要原料
聚乙烯醇、甲醛37 %、尿素、盐酸、氢氧化钠均为工业品。
212 操作工艺
将一定比例的聚乙烯醇和水加入装有冷凝器、温度计和电动搅拌器的四口烧瓶中, 在水浴中将物料温度升至90 ℃以上, 待聚乙烯醇完全溶解后,用盐酸调PH 值, 然后缓慢加入甲醛, 在90 ℃～93 ℃进行缩合反应。当物料出现混浊时, 即为反应终点, 将尿素加入反应瓶中, 继续搅拌一定时间,用NaOH 调PH 值到7～8 , 同时降温至40 ℃以下,过滤出料。
213 性能指标
外观: 无色透明液体
固含量/ % ≥8
PH 值7～8
粘度/ Pa1S 2～215
游离甲醛含量/ % ≤015
3 结果与讨论
311 反应温度的影响
在工艺配方和其它条件不变的情况下, 缩醛化反应速度随温度升高而加快, 固定PH 值为2.0 ,甲醛/ PVA 重量比为0.45 , 考察了反应温度的影响, 结果见表1 。
312 反应介质PH 值的影响
缩醛化反应以酸作催化剂, PH 值增高, 反应速度缓慢, 但反应较充分, 游离甲醛含量降低;PH 值过低, 反应速度加快, 但缩合反应不完全,游离甲醛含量升高。固定甲醛/ PVA 重量比为0145 , 反应温度90 ℃～92 ℃, 考察了PH 值对反应
速度和游离甲醛含量的影响, 结果见表2 。
313 甲醛/ PVA 的影响
水溶性PVF 树脂的稳定性关键在于缩合反应的终点控制, 当物料体系由透明变为乳白色, 即为反应终点标志。在一定条件下, 甲醛/ PVA 增大,反应速度加快, 缩醛度提高, 但游离甲醛含量增加。甲醛/ PVA 降低, 反应时间变长, 缩醛度降低, 游离甲醛含量下降。实验结果见表3 所示。
314 脲醛化处理新工艺
甲醛具有特殊刺激气味, 能对眼睛和呼吸道粘膜产生刺激, 长期接触会引起皮肤炎及气管炎。因此, 必须将游离甲醛含量尽可能降低。按传统工艺, 缩醛化反应后, 调PH 值至中性或微碱性, 同时降温至60 ℃左右, 加入尿素液进行脲醛化反应,为达到游离甲醛含量指标, 反应时间一般为1h ,笔者在实验中发现, 在酸性条件下, 直接将尿素加入, 反应3min～5min 即可达到效果, 可节省反应时间, 降低能耗。
4 应用情况
411 PVF 树脂与其他水溶性高分子物质对水基汽车腻子性能的影响
表4 几种水溶性树脂对腻子性能的影响
选择羧甲基纤维素(A) , 聚丙烯酸钠(B) ,聚乙烯醇(C) 和自制PVF 树脂用于配制水基腻子, 结果见表4 。
412 PVF 树脂用量对腻子性能的影响
在腻子专用乳液、充隙交联剂、填充料等配比固定的条件下, 随PVF 树脂用量的增加, 腻子涂刮性、贮存稳定性、涂层表面细腻度均呈逐步提高趋势, 但用量过大, 将影响腻子的干燥速度, 而且腻子在高温(130 ℃～140 ℃) 烘烤时, 易引起鼓包, 增加施工返修率。PVF 树脂用量对腻子性能的影响见表5 。
表5 PVF 用量对腻子性能的影响
采用自制水溶性PVF 树脂制备的水基BH – Ⅱ型汽车腻子具有良好的施工性能和贮存稳定性, 为水质腻子的进一步推广应用奠定了基础。
