塑胶涂料配方设计基本原理 要真正发挥塑料用涂料的各种作用,必须要具备下述两个 基本条件:第一涂料和塑料应有良好的附着力;第二涂料能流平 而使漆膜平滑。第一个条件同塑料粘结剂所具备的条件基本相 同;第二个条件大致与普通涂料和油漆所具备的条件相同。然 而,这二者又相互影响,并都同被涂物体塑料的性质密切有 关。 、影响附着力的主要因素 影响涂料和塑料附着力的因素很多,其中多数文献公认的 有溶解度参数、分子结构及其极性、范德华力、氢键以及锚固作 用等(有时在涂料层和塑料表面之间所形成的化学键也会影响 附着力)。这些因素之间也有一定的关系。 (一)相容性和溶解度参数 我们知道,如果涂料和塑料不相容,那末涂层就会剥皮或脱 落。衡量相容性或溶解性能的最常用方法是测定它们的溶解度 参数。溶解度参数等于内聚能密度的平方根,即 8( 10.3 (- (2-1 式中E为内聚能;V为克分子体积;JH为克分子汽化热;R 为气体常数;T为绝对温度。 高分子物质之间的相容或发生扩散作用的必要热力学条件
塑胶涂料配方设计基本原理
是自由能的降低,即 dH-4s≤0 4H =(n,V1+ngv )(84=s1)010s n1y1℃2(83-8,) (28 式中日为自由能;为焓;们为温度;S为嫡;为克分子数; V为克分子体积;为体积百分比。 在此,越趋向负值,有利于相容。也就是说,如果两种 物质的溶解度参数分别为81和82,则:(1)当8m8时,由(23) 式可得4H=0,即它们在混合时并不噘收热量,它们之间的相 容性非常好;(2)当|81-值很大时,即AH也必然很大,那 末二者要相容,所收的熟量很大,即要形成溶液,阻力也很人, 这只有温度在相当高时才有可能;(3)181-。2或出H大到 定程度,以致即使在高温时,即T很大时,AG还是正值,于是两 种物质不相溶,也就是说它们之间不能发生扩散作用。 低分子量液体的熵4S较大,故邴使溶解度参数之差|81 8!较大,仍能相容。如,水和乙醇的溶解度参数之整大于 10,但两者仍能相容。高分子材料的熵小S小得多,故相容 也差得多。避常,聚合物的溶解度参数之差大于2,即|81-8 >2.0,它们就不能相;聚合物的链节越多,分子量越大,摘也 越小,则就越难溶解。当然,分子结构,蜘支链、极性官能团等对 其怛有影响,这里不详述了。 上述原理应用到塑料用涂料上,当然具有…一定的实用价信。 若设涂料用树脂、塑料材料、溶剂和塑料中的增塑剂的解度参 数分别为82、n2、63和843则塑料用涂料应满足下列几个条件: (1)应接近于δ,即」81-8i<2时,才能有较好的附 着力。但对于某些塑料,如聚氟乙烯、聚乙烯和聚丙烯等,即 使|4-8a<2,通常仍然要经衾面处理后才能使用涂料
(2)83不能接近8,即|a8-8|>A(A为近候于的数 时才能使塑料表面不曼涂科料用溶剂的侵蚀。但|88-82}也不 宜太大否列会同条件(1)和(分活盾,且溶剂对型料的润性 愠不良,嚀低了附力。 (8)∮b不能接近A1也不宜接近b4,否则塑料中的增塑 剂会被涂料萃取或抽出。这一点对软聚氯乙烯产品,例如薄膜 和人查革来说特别重要。 (4)&4应接近8餘料用树脂才能溶解在溶剂中。 ()-8应接近δ为这样增塑剂也能起增塑作用。 (6)涂料用树脂的分子量通常小于塑料的分子量,从而可 使其嫡邛大一些,这样概利于选择濟剂又利于降低烘潦的加 热温度。 此外涂料施工对溶剂也有特珠的要求。溶剂沸点太低,干 燥太快,涂料不易流平;相反沸点过高,干燥速度慢;既溴费能源 又降低涂刷施工的生产效率,而且易于沾附灰和回等。逃 用溶剂时还要注意选择毒生小成本低和市场货源丰富的溶剂。 表2-1,2-2,2-8分别列出了某些溶剂增塑剂和高分子材料的 溶解度参数。 表21眢类溶剂的溶解度参数(25( (1)肪烃和环烃 丙娆883了烷6.79戊娆7.0‖己烷|7.3 |74辛婉]74}壬姹!7.癸脘.F7 丁二烯0.8环已烷8.35四氢米9.0 (2)芳怒 戎苯85乙苹87对二早8.8:甲黎.9 9
(续丧 (3) 甲醇{1.46乙13.00丙醇「12.0‖异肉醇 厂醇1336异丁醇1.0‖异戊醇9.6瘭醇|125 乙“醇|1. 4类 导酸甲酸 10,23 中酸乙酲 9 日爱丙酯 9,12 乙酸甲酣 9.49 乙散乙醇 g,00 乙酸丙h 8,77 丙税甲耐 9,0 丙乙 8,76 甲酸界8.63 坪俄异母5-乙敢丙酌8:47十乙驶于醉:5 乙酸异丁配8 乙酸正度腐8 乙酸异耐g4 I2.78 (5)类 内酮 丁酹 甲异丁酮8e 甲基异劇!8.6甲基正两9.06 g.c44 甲正了酮879 甲基戊射 8.76 乙丁 8. 内积 8、70 ()醚类 乙醛751甲丙醚{7 乙隧 7.7 丁7.81‖乙¨丁醚f7挖”昔纤9.9 四氢呋嘲 9,3 二氧六环烷0.1 含氯溶剂 巴瓢化破 氮仿 9. 2r 二氯甲烷 97 四乙烷 氯乙烷9.3‖1,2-瓤乙烷|9.82 11凯乙8 氧乙烷8.6 氯丙烷8.49 氯萃9.5三氟乙能 9.0
续衣 含氮溶病 乙畴 1219 丙腈 30.98 丁· 10,7 苯”腈 甲胺 11.20 丙鞭8.26 丁胶 9.10 甲胺 8,89 乙肢 丙 8,35 苯胶11.9二甲基甲酰胺12 吡啶 10,8 硝基甲烷 12.T 硝基乙烷 11.1 )其他 醛 9二化张9.二淡乙烷100 13.80 间甲酚11.4 二甲习 12 甲阪 13.5 乙12.6 29.41 °据文献记歉为16.30,作者认为不确切,取改为14.4。 可能是对位同位和绑位的甲酚混合物。 从上表可以看出,溶剂的极性愈高,其溶解度参徽也就愈 大。 乖3翌輯增塑剂的洛解度参数 已二酸二车酯 米二甲酸二恐酯 8.s 邻苯二母液二辛 8.9 9 邻苯二界酸二己酯 邻苯于酸二丁酯 D.4 磷酸三甲酚献 以氧十八酸丁酷 邻苯二甲酸二乙 9.s 酸三米酯 10、5 邻苯二甲酸二甲酯 10, 溶解度参缴δ值和塑料在溶剂中的溶解性关系举例如下: (1)醋酸纤维素(10.9)可溶于醋酸乙脂(9.0)(:-51-1.9), 但不溶于滑敌丁酯(8.5(81-8|=24(2)醋酸纤维素 (109可溶于丙酮(9.82),不溶于乙醇(t30),但醋酸纤维素在 混入少量乙醇的丙酮中的溶解性比在单纯丙酶中更好。(3)磴 基纤维素(1.0)既不溶于甲醇(14.46),也不溶于乙醚(7.51)