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《广东工业大学》 2012年
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超耐候粉末涂料用聚酯树脂的合成与耐候性研究

宾彦杰  
【摘要】:聚酯粉末涂料(polyester powder coating)因其优良的综合性能、耐候性能、相对低成本等,被大量用于建筑、汽车、交通道路等户外设施,目前一半以上的热固性粉末涂料都是以聚酯树脂(polyester resin)作为基料制备的。随着应用领域的扩大,聚酯粉末涂料的耐候性能也暴露出它的严重不足,而决定聚酯粉末涂料耐候性的关键仍是基体树脂。本文采用本体熔融聚合,选用耐候性能优良的多元醇和多元酸,通过优化合成工艺来制备出用于超耐候粉末涂料聚酯树脂。主要结果如下: (1)使用不同的单体合成了系列聚酯树脂,并进行了老化性能测试。结果发现以新戊二醇、间苯二甲酸、环己烷二甲酸为主要原料,通过熔融聚合方法合成的聚酯树脂耐候性最好,并对加料方式、醇酸比、多元醇的最佳用量、抽真空时间、最后的保温温度等对聚酯树脂性能的影响进行了研究。实验结果表明加料方式为两步法、醇酸比为1.1,多元醇的添加量为5wt.%,抽真空时间为60-75min,最后的保温温度为230℃-245℃,得到的聚酯树脂综合性能最好; (2)通过FTIR、GPC、DSC、TG、XRD等技术对合成的聚酯树脂进行了结构表征。FTIR图谱表明合成的产物具有聚酯树脂的结构特征:GPC结果显示数均分子量为10909,分子量分布为1.5;DSC结果显示合成的聚酯树脂玻璃化温度为53℃,满足粉末涂料树脂的储存温度要求;TG曲线显示合成的聚酯树脂的起始降解温度为293℃,最大降解温度达442℃表现了很好的热稳定性能;XRD结果表明合成的聚酯树脂只有微量的结晶; (3)通过色差、保光率的测定、全反射红外图谱跟踪分析,研究了抗氧剂3114、1076、168对采用新戊二醇、间苯二甲酸为原材料制备的聚酯树脂基粉末涂料耐候性的影响。分别对单一的抗氧剂、主/辅抗氧剂的复合以及最佳比例下用量等因素进行了探讨,结果表明抗氧剂3114和168表现出更好的延缓光降解的能力,主抗氧剂与辅抗氧剂复配时,3114/168的复配效果比1076/168体系更好,且3114/168=1/0.5的复配比例优于其它比例,此比例的最适用量为0.5wt.%; (4)将以新戊二醇、间苯二甲酸、环己烷二甲酸为原料自合成的超耐候聚酯树脂涂层与同类型的帝斯曼超耐候聚酯树脂(P-6600)涂层以及广州擎天实业有限公司的耐候聚酯树脂(NH-3307)涂层进行对比。结果表明自合成的超耐候聚酯树脂的涂层QUV-B人工加速老化近1000h保光率仍保持在78%,保光率最高;同时色差最低,老化后色差1.79。随着老化时间的延长,自制的超耐候聚酯涂层表面颜色朝着变黑、变黄、变绿的趋势发展,色差不断增加;TG热氧稳定性分析结果表明自制的超耐候聚酯涂层起始降解温度为329℃,最大失重速率温度为429.1℃,以上三种聚酯涂层当中表现了最好的热氧降解稳定性。ATR-FTIR跟踪监测老化过程,随着老化时间的延长,2960cm-1、1450cm-1处C-H吸收峰、1725cm-1及3250-3600cm-1等特征峰出现不同程度的变化,自制的超耐候聚酯树脂涂层在抑制老化降解的能力方面达到了P-6600聚酯树脂涂层的性能; (5)采用扫描电镜技术跟踪了涂层的老化过程。结果显示,经相同时间老化自制的超耐候聚酯树脂涂层表观变化最小;元素分析表明自制的超耐候聚酯树脂涂层表面相对含量(O/C)不断增加,老化降解动力学符合零级反应。
【学位授予单位】:广东工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:TQ630.7

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