羥基丙烯酸樹脂的合成與汽車漆的制備.docx

1、羥基丙烯酸樹脂的合成與汽車漆的制備漆，超乎意料的是我們的白色色漿做出來的效果似乎不像平時的狀態(tài)，張工在一 旁進(jìn)展調(diào)整，終于將我們的白色色漿調(diào)到預(yù)期的效果，他和我們分析原因，為什 么制作白漿的時候粘度會那么大，是由于天氣太過枯燥炎熱，導(dǎo)致溶劑揮發(fā)造成 的。制完黑白色漿我們便開場制備色漆,將白漆和黑漆按比例混合可以得到灰漆。 接著就是最考技巧的一局部噴漆，假設(shè)技術(shù)不當(dāng)，可能會出現(xiàn)厚邊、橘皮、縮孔 現(xiàn)象，最后我們組的成員曾琪還噴出貝納爾旋流窩現(xiàn)象，給我們來了一個現(xiàn)場教 學(xué)材料。最后便是對自己的噴出來的板進(jìn)展檢測。這一次的實訓(xùn)讓我學(xué)到怎么制 備汽車漆，怎么樣才能使自己噴的板更有光澤更完美，這都是通過一

2、些實踐才能 得到的結(jié)論，收獲很充實，看著自己的成品內(nèi)心無比喜悅，因為這次實訓(xùn)給我?guī)?來了一次不同的體驗，自己動手完成一件事情非常的有成就感。2. 本次工程實訓(xùn)在廖教師和工程師詹工的帶著下圓滿完成。實訓(xùn)分為兩個大 的局部，首先是羥基丙烯酸樹脂的合成，這個局部對整個工程至關(guān)重要，因為羥 基丙烯酸樹脂是汽車漆的主要成分即成膜物質(zhì)，其合成質(zhì)量的好壞將會直接影響 最后所配漆的性能。所以這局部我們小組都很用心，從稱藥品到控制反響溫度及 反響物滴加速度都嚴(yán)格按照實訓(xùn)指導(dǎo)書完成，特別是在稱取藥品的時候，第一次 因為某一個藥品過量的一點，就得從頭開場，確保實驗在預(yù)期控制范圍內(nèi)，也是 為了最終產(chǎn)品的質(zhì)量合格。滴加

3、單體的環(huán)節(jié)是要特別小心的，因為滴加過快或過 慢都會影響聚合物的品質(zhì)，所以要實時監(jiān)控，隨時對滴加速率進(jìn)展調(diào)整，由于我 們分工明確，保證了實驗的順利進(jìn)展。然后是第二局部：汽車漆的制備。此局部 主要有詹工帶著我們完成，初步掌握了丙烯酸烘漆的配方原理和制備工藝，我深 刻體會到，實際的操作和工藝和書本上是有很大差異的，有時遇到問題需要隨機 應(yīng)變；還有詹工告誡我們做事情需要用腦用心，比方漆的配方，首先是要按照配 方進(jìn)展操作，然后就要思考為什么配方是這樣的，如果不是這樣對產(chǎn)品會產(chǎn)生什 么影響。這樣做事情的方式有助于我們更好的理解和掌握所學(xué)知識，對自己以后 的工作也是有幫助的。制備好漆后，為了檢測漆的性能，我

4、們還學(xué)習(xí)了噴漆的操 作，這個局部也是要明白噴漆的原理和技巧，才能噴出合格板，這樣有利于我們 后面的性能檢測。最后的性能檢測是檢驗我們最終成果的環(huán)節(jié)，看到自己配的漆 和噴的板很多項檢測都是合格的，非常有成就感，這或許也就是實訓(xùn)的意義之一。3. 汽車涂料代表了一個國家的涂料工業(yè)開展水平，而丙烯酸樹脂在汽車涂料 中占有的份額越來越大，起著舉足輕重的作用。而在這次實訓(xùn)中，我們就要學(xué)習(xí) 制備羥基丙烯酸樹脂汽車漆。首先是羥基丙烯酸樹脂的合成而實驗的重點也是在 對溫度的控制，溫度控制不好就會產(chǎn)生爆聚或者最后的樹脂變黃，所以我們對溫 度的控制是十分小心的。而第二步是汽車漆的制備，這個就是重中之重，同時這 也是

5、我學(xué)到知識最多的環(huán)節(jié)。我們實驗的場地是在松尾實驗室，在這里我們學(xué)習(xí) 了從色漆的分散、研磨、調(diào)漆和噴涂的全過程，還學(xué)習(xí)了高色素炭黑黑色色漿的 研磨工藝，這些都對我們以后在涂料行業(yè)的開展有重要的幫助。在松尾，我們了 解了關(guān)于PU的商品名的知識，還對實驗的汽車漆與工業(yè)上的汽車漆做了比較， 明白了現(xiàn)在的汽車漆都不添加助劑以節(jié)省本錢，同時還有固化劑的種類，如HDI、 TBI和IPDI,對配漆也有所了解，知道了配漆常用的比例。而第三步是對所做的 汽車漆進(jìn)展性能檢測，我們進(jìn)展的是漆膜的效果、光澤、附著力、硬度、耐醇耐 水性和耐磨性的測試。在測試中，我們也了解了他們的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，同時也對測試 的步驟有了體驗。而

6、自己的漆膜效果不太好，其實就是在噴涂時的問題，這對漆 膜的影響十分巨大。最后我想說，通過這次實訓(xùn)，我掌握了溶液聚合的根本操作 和熱固性丙烯酸樹脂的合成，在實驗中了解了配方中各個局部作用，明白了為什 么配方要如何設(shè)計，同時也對汽車漆的制備及工藝有所了解。相信這對于自己以 后在油漆領(lǐng)域會有所幫助。4. 在教師和東莞理工和松尾涂料聯(lián)合實驗室的詹工的帶著下我們開場了這 次的汽車制備的工程實訓(xùn)。這是和我們學(xué)期的涂料化學(xué)這門課是相關(guān)的，所以我 們一開場有一點課本上的理論根底，然而在行業(yè)中經(jīng)歷是非常重要的，光會一套 理論，紙上談兵，是不會制備出成熟滿意的產(chǎn)品的。首先我們在廖教師的指導(dǎo)下 開場了羥基丙烯酸樹脂

7、的制備，這是一個很需要耐心和細(xì)心的過程，因為實驗時 間太長了，其中一個將單體滴入四口燒瓶的步驟就要持續(xù)三個小時。但是教師也 一直陪著，指導(dǎo)著我們直到實驗最后。后來開場汽車漆的制備了，經(jīng)歷豐富且耐 心地詹工為我們講解了很多，使我們對試劑配方、配比、作用等有了更深刻地了 解。我們不僅完成了黑色漆的制備，還學(xué)習(xí)了如何制備白漆以及混合的色漆的制 備。但是我們做的白漆黏度很大，還要加多溶劑進(jìn)展溶解，稀釋。其中原因詹工 解釋說是在這樣一個高溫枯燥條件下，還放在室內(nèi)普通攪拌機攪拌，所以溶劑揮 發(fā)得很快，導(dǎo)致黏度太大。黑色漆我們制備得還算合格，色漆就是我們將黑白漆 用不同配比來制備不同灰度的灰色色漆。最后就是

8、最考驗技巧的時候了一一噴 涂，初拿噴槍的我們難免有些緊張，怕距離太近、噴涂過厚等會引起一系列的問 題。手生的我在一塊試驗板上就噴出了貝納爾漩流窩，被詹工拿去當(dāng)同學(xué)們的反 面教材，但是經(jīng)詹工講解后，第二塊板的時候我就噴得好一點了，果然經(jīng)歷是很 重要的啊。在這次實訓(xùn)中，我覺得在自己動手中乂學(xué)習(xí)到一些，這個大家一起做 實驗的過程真的很快樂。一、實訓(xùn)目的掌握溶液聚合根本操作，制備熱固性基丙烯酸樹脂的臺成配方設(shè)計；1. 掌握固化反響配方設(shè)計原理；掌握丙烯酸烘漆的配方原理及生產(chǎn)工藝；2. 重點掌握空氣噴涂操作原理；掌握丙烯酸烘漆的的性能檢測方法。二、實訓(xùn)原理汽車涂料的開展在某種程度上說，汽車涂料代表了一個

9、國家的涂料工業(yè)開展水平。在工業(yè)興 旺國家，汽車涂料的銷售額超過了建筑涂料，為了適應(yīng)汽車工業(yè)的開展需要，各 國均非常重視汽車涂料與涂裝的研究與開發(fā)，而丙烯酸樹脂在汽車涂料中占有的 份額越來越大，起著舉足輕重的作用。汽車涂料開場于20世紀(jì)初，那時的汽車車身多為木構(gòu)造，面漆以涂印第安 磁漆為主，車身全改為鋼制后，1927年開場涂硝基纖維素漆，以紅外加熱，從 1950年起普及高固體分硝基磁漆及氨基樹脂涂料，干性提高，生產(chǎn)效率也提高 了。從1958年起使用烘烤型氨基醇酸樹脂涂料，漆膜性能大幅度提高，采用了 涂裝循環(huán)系統(tǒng)，可以批量生產(chǎn)，隨后又一代新技術(shù)丙烯酸磁出現(xiàn)，施工性更好， 不像揮發(fā)性漆，這種產(chǎn)品不必

10、拋光，最終光澤很好，施工性和枯燥時間與揮發(fā)性 漆相比較，耐夕、性具有競爭優(yōu)勢，尤其是具有更好的耐UV特性，在60年代前 只有色漆，從60年代中期以后，丙烯酸酯揮發(fā)性漆和烘烤漆名充領(lǐng)市場，消費者 己不再喜歡那時的單色涂裝外觀，從而導(dǎo)致具有高裝飾多色彩的金屬閃光漆的出 現(xiàn)。美國推出“66法規(guī)后，國提出TA-Luft法規(guī)，給車制造施加報大壓力。汽 車涂層在不斷提高性能（外觀及物化性能）的情況下，還要適應(yīng)不斷嚴(yán)格的環(huán)保 法規(guī)，因此先后出現(xiàn)了高固體分涂料和水性涂料、粉末涂料及UV固化涂料等環(huán) 保型六車涂料品種。目前己形成氮基酸、熱塑性丙烯酸和熱固性烯酸，粉末、非 水分散體（NAD）、高固體分（H/S）和

11、水性丙烯酸57B）并存的局面。汽車涂料的開展概況如表1所示：表1汽車涂料的開展2.羥基丙烯酸樹脂的合成原理1924年以前天然樹脂為基料的油性漆油漆)19341935硝基磁漆19351945硝基磁漆和醇酸19451955醇酸和氨基19551965氨基醇酸、熱塑性丙烯酸和熱固性丙烯酸，出現(xiàn)了色漆、金屬閃光漆金屬漆)1965現(xiàn)在氨基醇酸、熱塑性丙烯酸和熱固性丙烯酸，粉末、非水分散體(NAD)、高固體分H/S)和水性丙烯酸(W/B)丙烯酸樹脂是由丙烯酸酯類及其乙烯類不飽和單體經(jīng)均聚或共聚而成的一 種高分子聚合物，內(nèi)烯酸樹脂主鏈構(gòu)造穩(wěn)定，不含易氧化和水解基團(tuán)，因此用其 制備的涂膜具有色淺、保光、保色、光

12、亮、耐候、耐腐蝕等特點，因此特別適合 制備汽車涂料，特別是汽車面漆的基料。隨著石油化工的迅速開展，丙烯酸系單 體品種日益增加，使丙烯酸樹脂涂料在世界范圍內(nèi)迅速開展。丙烯酸樹脂是由丙烯酸酯類和甲基丙烯酸酯類及其它烯屬單體共聚制成的樹脂,通過選 用不同的樹脂構(gòu)造、不同的配方、生產(chǎn)工藝及溶劑組成，可合成不同類型、不同性能和不同應(yīng)用場合的丙烯酸樹脂，丙烯酸樹脂根據(jù)構(gòu)造和成膜機理的差異又 可分為熱塑性丙烯酸樹脂和熱固性丙烯酸樹脂。用內(nèi)烯酸酯和甲基內(nèi)烯酸酯單體共聚合成的丙烯酸樹脂對光的主吸收峰處 于太陽光范山之外，所以制得的內(nèi)烯酸樹脂漆具有優(yōu)異的耐光性及戶外老化性 能。熱塑性丙烯酸樹脂在成膜過程中不發(fā)生進(jìn)

13、一步交聯(lián)，因此它的相對分子量較 大，真有度好的保光保色性、耐水耐化學(xué)性、枯燥快、施工方便，易于施工重涂 和返工，制備鋁粉漆時鋁粉的白度、定位性好。熱塑性丙烯酸樹脂在汽車、電器、 機械、建筑等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。熱固性丙烯酸樹脂是指在構(gòu)造中帶有一定的官能團(tuán)，在制漆時通過和參加的 氨基樹脂、環(huán)氧樹脂、聚氨酯等中的官能團(tuán)反響形成網(wǎng)狀構(gòu)造，熱固性樹脂一般 相對分子量較低。熱固性丙烯酸涂料有優(yōu)異的飽滿度、光澤、硬度、耐溶劑性、 耐侯性、在高溫烘烤時不變色、不返黃。最重要的應(yīng)用是和氨基樹脂配合制成氨 基丙烯酸烤漆，目前在汽車、摩托車、自行車、卷鋼等產(chǎn)品上應(yīng)用十分廣泛。（1）合成單體各丙烯酸單體對涂膜性能影響的情

14、況見表2所示。表2單休對丙烯酸涂膜性能的影響（2）合成方法涂抹性能單體涂抹性能單體戶外耐性甲基）丙烯酸酯抗溶劑與油性丙烯晴、甲基乙烯酸 甲酯（MMA）、高分 子量的甲基）丙烯 酸酯硬度MMA、苯乙烯（St）、甲抗洗滌劑與耐苯乙烯St）、甲基苯基）丙烯酸酰胺鹽霧性乙烯光澤苯乙烯（St）.含芳香單體耐色彩性（甲基）丙烯酸酯柔軟性丙烯酸乙酯EA）、丙烯酸丁酯（BA）、丙烯酸-2-乙基己酯（2-EHA）抗污染性短鏈（甲基）丙烯酸酯丙烯酸脂的聚合采用的是自由基聚合。自由基聚合技術(shù)主要含有4種工藝： 本體聚合、懸浮聚臺、溶液聚合和乳液聚合。其反響過包括，鏈引發(fā)、鏈增長、 鏈終止和鏈轉(zhuǎn)移4個階段。1）本體聚

15、合聚合反響在單體內(nèi)發(fā)生采用可溶于單體的引發(fā)劑和鏈轉(zhuǎn)移劑，最后造粒形 成固體產(chǎn)品。經(jīng)此法合成的聚合物產(chǎn)品度高，也無需枯燥.但往往會有少量單體 包裹在固體內(nèi)，聚合時散熱困難。這種聚合方法通常用于某種單體的單一均聚物的合成，如聚甲基丙烯酸甲酯 （PMMA）。2）懸浮聚合聚合反響在單體液滴內(nèi)進(jìn)展，這些單體液滴懸浮于以保護(hù)膠體穩(wěn)定化的水相中，引發(fā)劑溶于油相單體。與本體聚合比，反響熱易除去，可獲得很高分子量，粘度不受分子量影響， 此法單體殘留量較高，聚合物易沾污保護(hù)膠而不易洗去。3) 溶液聚合聚合反響在溶液中進(jìn)展，單體、引發(fā)劑均溶于溶液中，有時為了控制聚合物 粘度參加少量鏈轉(zhuǎn)移劑來調(diào)節(jié)分子量。體系反響熱易

16、散發(fā)，無需參加保護(hù)膠或乳化劑，但不易獲得高分子量，且體 系中含溶劑，聚合物多用于允許含溶劑的體系中。共聚合反響通常采用此法進(jìn)展。4) 乳液聚合聚合反響在水相中進(jìn)展，通過引入乳化劑、保護(hù)膠、水溶性引發(fā)劑，反響在 膠束中進(jìn)展。該體系反響熱易除去，且可獲得高分子量，粘度不受分子量影，但 體系中引入乳化劑，通常乳化劑會影響涂膜的耐水性。3.羥基丙烯酸樹脂的固化反響汽車涂料所用丙烯酸樹脂廣泛使用的是熱固型外加氨基樹或封閉異氤酸酯 制成單組分)和雙組分型外加多異氤酸酯)，下面以多異氤酸酯為固化，介紹 其交聯(lián)機理如下：多異氤酸酯與含-OH基丙烯酸樹脂的反響如下：RNCO+R'OH RNHCOOR&#

17、39; (1)其中多異氤酸酯的參加量計算按照以下定參加。lOOgA組分中某羥基樹脂用量為M,該羥基樹脂的固含量為OH%液態(tài))， 那么lOOgA組分需要用到的固化劑的量按下式計算：42 MxN%x UH%異氤酸酯固化劑用量(g) =17 XNCO%三、主要儀器與設(shè)備機械攪拌器1套，蛇冷凝管1個，500ml四口燒瓶1個、250ml滴液漏斗2 個，恒溫水浴鍋1套，溫度計1支，固定夾假設(shè)干，高速分散機1臺，研磨機1 臺，空氣噴涂設(shè)備1套。羥基丙烯酸樹脂的合成：甲基丙烯酸甲酯，甲基丙烯酸丁酯，苯乙烯，丙烯 酸丁酯，丙烯酸羥丙酯，甲基丙烯酸羥乙酯，丙烯酸，叔碳酸縮水廿油酯，二甲 苯，醋酸丁酯，過氧化二苯甲

18、酰(BPO),過氧化二異丙苯(DCP)o汽車漆制備：醋酸丁酯，二甲苯，碳黑，二氧化鈦，分散劑（BorchiGm0451）, 流平劑（BYK333）,固化劑（TKA-90SB）o實驗設(shè)備圖：四、實驗配方1.羥基丙烯酸樹脂的合成設(shè)計羥基丙烯酸樹脂總質(zhì)量為3（）（）g,理論羥值42mg KOH/g,理論固含 量為60.55%,合成配方見表3所示。表3羥基丙烯酸樹脂合成配方工藝流程如下:名稱質(zhì)量/g名稱質(zhì)量/gMMA（甲基丙烯酸甲酯）27.16AA（丙烯酸）7.63BMA（甲基丙烯酸丁酯）7.81E-10P（叔碳酸縮水U油酯）24.85St（苯乙烯）63.02XYL（二甲苯）88.76BA（丙烯酸丁酯

19、）17.75HPA（丙烯酸羥丙酯）14.20Butyl acetate（醋酸丁酯）29.59HEMA（甲基丙烯酸羥乙15.09BPO（過氧化二苯甲酰）0.94酯）DCP（過氧化二異丙苯）3.211）500mL四口燒瓶中,參加75gXYL和24. 85gE.10P,加熱上升到140°C 左右，觀察到有回流即可；2）在250mL燒杯中，參加（）.84gBPO和2.9gDCP,然后依次參加7.63gAA, 7.81gBMA, !4.20gHPA, 17.75gBA, 15.09gHEMA, 27.16gMMA 和 63.02gSt, 攪拌溶解后，倒入250mL的恒壓漏斗；3）3h內(nèi)，將以上

20、單體滴加到四口燒瓶中。滴加完畢后，保溫lh；4）保溫后，將O.lg BPO和0.3lg DCP溶解在15.18g二甲苯中，然后同樣 轉(zhuǎn)移至250mL的恒壓漏斗，在30min內(nèi)往體系滴加完畢。滴加完畢后，保溫1.5h；5）溫度下降到80°C,參加29.6g 丁酯，再將到常溫出料。1. 汽車漆的制備1）色漿的分散與研磨以黑色色漿的分散與研磨為例，設(shè)計100g漿料，具體配方見表4所示。表4黑色漿料的配方注：溶劑為醋酸丁酯與二甲苯的等比例混合。名稱質(zhì)量/份名稱質(zhì)量/份炭黑（6#）10羥基丙烯酸樹脂40Borchi Gm04515混合溶劑45具體工藝流程如下：逐一往調(diào)漆罐內(nèi)參加10份炭黑（6#

21、）、5份BorchiGen0451、15份混合溶劑， 混合后攪拌均勻；再參加40份羥基丙烯酸樹脂，混合后攪拌均勻；參加30價混 合溶劑，混合后拽拌均勻；最后參加1（）0份錯珠錯珠：黑漿=l：l）o將調(diào)漆罐蓋實，置于磨料機上固定，啟動設(shè)備，開場研磨，研磨分3次，每 次約lh,每次研磨完畢后，停機lOmin.取料分析細(xì)度后，方可再進(jìn)展下一次研 磨。待漿料的細(xì)度達(dá)10 Um以下那么表示研磨到達(dá)終點。2）汽車的制備及噴涂仍然以上述黑色色漿為例，設(shè)計100g黑色汽車漆A組分，具體配方見表5 所示。表5黑色汽車漆A組分的配方具體工藝流程如下:名稱質(zhì)量/份名稱質(zhì)量/份黑的色漿25BYK3330.5羥基丙烯酸

22、樹脂74.51）逐一往調(diào)漆罐內(nèi)參加（）.5份流平劑、25份黑色色漿和74. 5份羥基丙烯酸樹 脂，混合后攪拌均勻得到汽車漆A組分；2）按照汽車漆A組分:固化劑TKA-90SB）:混合溶劑=7:1:7的比例，設(shè)計總質(zhì) 量份為90份，即汽車漆42份，固化劑6份，混合溶劑42份，將上述組分逐 一參加到調(diào)漆，混合均勻后待用；3）打磨馬口鐵板假設(shè)噴ABS塑料板那么不用打磨）：橫豎各打磨一遍，盡量 均勻；4）準(zhǔn)備白電油，在噴板之前用白布沾白電油擦干掙馬口缺或料板；5）噴板：用鐐子夾緊板，調(diào)好噴槍參數(shù)霧弧、氣壓、流量）。要求噴涂時保持噴槍開啟，持鐐子手靜止，通過移動噴槍來噴涂。移動噴槍從板的左邊開場 到右邊

23、完畢，噴板時不能在板上改變手移動方向，移動力求平穩(wěn)勻速。用黑 漆噴涂馬口鐵時，一般是橫著噴涂三次，豎著噴涂三次橫豎間隔著噴），每 次在板上噴涂三槍從左到右為一槍）；6）將噴好的馬口鐵板放在烘箱里，70°C烘烤2h。五、產(chǎn)品性能表征方法及結(jié)果表6產(chǎn)品性能表征方法及結(jié)果NO.試驗工程評價方法確認(rèn)工程結(jié)果1外觀檢查用目視按ISC要求進(jìn) 展確認(rèn)。浮起、剝落陳海鑫：無顆粒，有光 澤，嚴(yán)重橘皮，有毛刺 陳麗娜：無顆粒，有光 澤，無橘皮，有毛刺 李聰：無顆粒，有光澤， 嚴(yán)重橘皮，有毛刺 曾琪：有兒顆顆粒，有光 澤，無橘皮，有毛刺2光澤檢測使用光澤儀20。、60。、85。光檢測。光澤儀的讀數(shù)陳海鑫：53.8 ； 81.8；80.9陳麗娜：66.9 ； 76.5；91.2李聰：47.6； 74.7 ； 81.6曾琪：60.8； 72.4 ；88.43附著力檢 測使用美工刀和尺子在 樣板上畫10x10個格 子（Immxlmm）,然 后用專用膠布緊貼測 試面，用指甲壓一壓， 以45。角一氣呵成拔 起為一個來回，做三 個來回，每個來回更 換新的膠布。涂裝是否剝落0級為