Анализ факторов, влияющих на молекулярную массу полибутилакрилатного выравнивающего агента
1. Введение: Роль выравнивающего агента: Когда порошковое покрытие расплавляется и выравнивается, существуют две границы раздела: «жидкая фаза» и «жидкость-твердая фаза». Основная молекулярная цепь выравнивающего агента может образовать очень тонкий мономолекулярный слой на поверхности расплава, который обеспечивает равномерное поверхностное натяжение в «жидкой фазе» и помогает устранить такие заболевания краски, как точечные проколы и усадочные отверстия; в то же время, сторона выравнивающего агента Группа цепного эфира может контролировать снижение поверхностного натяжения расплава покрытия, что способствует смачиванию и адгезии между покрытием и поверхностью «жидкой-твердой фазы» покрываемой детали, и в то же время обеспечивает хорошее смачивание и распределение подложки.
Полибутилакрилат — один из наиболее часто используемых недорогих материалов для порошковых красок. Он проявляет сильную поверхностную активность, основная причина которой заключается в том, что он имеет относительно чистую основную цепь «-C-C-» со смолофобными свойствами, а боковая цепь — «бутиловую эфирную группу» с дружественными смоле свойствами; такая структура позволяет ему свободно ориентироваться на границе раздела фаз, часть эфирной связи, совместимая с жидкой фазой, направлена внутрь, основная цепь плавает на границе раздела фаз, образуя равномерный монослой, и поверхностное натяжение может быть равномерным. Степень полимеризации «n» отражает величину молекулярной массы.
2. Какой молекулярный вес жидкости является наиболее приемлемым?
Согласно докладам отечественных и зарубежных специалистов, исходя из поверхностного натяжения, гибкости основной цепи, смачиваемости подложки, смачиваемости и инкапсуляции пигментного наполнителя, подвижности молекул и работоспособности процесса синтеза, формирования С точки зрения блеска, пухлости и отчетливости покрытия, выводы в целом склоняются к следующим показателям: Mn=4000-5000; Mw=7000-10000, полидисперсность молекулярно-массового распределения Mw/Mn=1,5-2,2, Это наиболее идеальный показатель молекулярной структуры полибутилакрилата.
Молекулы выше 20000 трудно совместимы с системой, потому что молекулы слишком большие, и, как правило, теряют свет или экстинкцию; ниже 4000 и выше 20000 молекул потока, чем меньше доля, тем лучше. Стоит подчеркнуть один момент: Mn=3000-10000, молекулярно-массовое распределение Mw/Mn=1.5-7.0 также доступно; но иногда возникают проблемы, такие как: слишком большое содержание мелких молекул и супермолекул, появляются проколы и потеря света, не анти-интерференция и так далее. Молекулы ниже 4000, потому что молекулы слишком малы и совместимость слишком хороша, это потеряет свойство выравнивания, вызывая все мелкие ряби при взгляде на свет; как показано ниже:
3. Синтетические материалы: После определения диапазона молекулярных весов остается найти сырье и определить технологический процесс для достижения этой цели. Основными материалами являются: н-бутилакрилат, растворитель ксилол, катализатор азо-АИБН, регулятор молекулярной массы. Для снижения стоимости при сополимеризации можно добавить 3-5 % стирола; некоторые компании также используют 2-этилгексил акрилат, модифицированный винилтриметиконом, гидроксиэтил акрилатом, октил акрилатом или изооктил акрилатом. В основном для снижения поверхностного натяжения, чтобы улучшить противозаклинивающие свойства, это полезные инновации. Для снижения затрат некоторые фабрики напрямую добавляют диоктилтерефталат, изооктилтерефталат, диэтилфумарат, диэтилмалеат, эпоксидное соевое масло и т.д., общая дозировка составляет около 20%. Такие методы не способствуют выравниванию и защите от вмешательства.
Выбор растворителя разнообразен. На ранней стадии использовался толуол (температура кипения 110,63 °C), но из-за проблем с токсичностью и низкой температурой кипения постепенно стали использовать ксилол (138,5~141,5 °C). Монометиловый эфир этиленгликоля (или монометиловый эфир этиленгликоля) также является очень идеальным растворителем. Его токсичность ниже, чем у ксилола, а температура кипения составляет 124,6 °C. Он не очень широко используется в Китае, и метод его смешивания с ксилолом в качестве растворителя за рубежом заслуживает внимания. Если температура кипения слишком низкая, молекулярный вес синтетического выравнивающего агента слишком велик, что приводит к пенообразованию, а емкость теряет свет и тускнеет. Растворители с высокой температурой кипения не подходят для использования, так как температура испарения растворителя слишком высока, что легко приводит к окислению готового продукта до пожелтения и образованию макромолекул. В настоящее время в Китае в качестве растворителя используется смешанный ксилол. Это доступное, дешевое, малотоксичное, удобное в хранении, простое в эксплуатации и безопасное сырье.
Почему в качестве инициатора вместо дибензоилпероксида BPO используется азобисизобутиронитрил AIBN? В основном учитываются два фактора: Во-первых, тип и количество инициатора могут влиять на относительную молекулярную массу и молекулярную структуру полимера, тем самым влияя на химические и физические свойства смолы. Азобисизобутиронитрил (AIBN ) и дибензоил пероксид (BPO) имеют различную кинетику разложения, соответственно. Константа передачи цепи AIBN мала, скорость разложения в разных растворителях не сильно отличается, активность свободных радикалов меньше, чем у бензольных радикалов, реакция передачи цепи меньше, а полученный полимер имеет более узкое относительное молекулярно-массовое распределение. В качестве инициатора используется AIBN. Этот агент может поддерживать вязкость смолы в более подходящем диапазоне. Однако после разложения BPO легко образуются бензольные радикалы с более высокой активностью, а бензольные радикалы легко захватывают атомы водорода на молекулярной цепи мономера или полимера, что приводит к разветвлению и сшиванию, расширению относительного молекулярно-массового распределения и снижению вязкости полимера. значительно увеличивается. Второе: концевая группа, образующаяся при полимеризации, инициированной азо-АИБН, представляет собой (CH3)3C-, которая обладает большей стойкостью на открытом воздухе; в то время как концевая группа, образующаяся при полимеризации, инициированной BPO, представляет собой бензольное кольцо, которое обладает плохой стойкостью к атмосферным воздействиям и приводит к образованию пленки покрытия через длительное время. Пожелтение и старение. Принято считать, что если массовая доля инициатора превышает 4%, то это негативно сказывается на механических свойствах, химических свойствах и термической стабильности полимера.
Практика показала, что в процессе синтеза полибутилакрилатного выравнивателя необходимо хорошо контролировать следующие важные моменты:
1) Соотношение общего количества мономера и растворителя ≈ 1: (1,0-1,2): Это соотношение оказывает большое влияние на полидисперсность молекулярного веса. Хотя весь процесс реакции представляет собой реакцию «голодания», растворитель находится в избыточном состоянии, но с увеличением концентрации каждого компонента в растворителе сильно меняется из-за увеличения количества капающего мономера и образования реактивов. Поверхностное натяжение отрицательно влияет на выравнивание и полноту покрытия.
2) Скорость каплепадения: равномерное и постепенное капельное добавление является преимуществом. Химическая реакция протекает мгновенно. При достижении необходимых условий реакция может быть завершена в течение одной десятитысячной доли секунды. Очень важно не действовать в спешке и не быть случайным. От этого сильно зависит полидисперсность молекулярного веса.
3) Влияние содержания воды в мономерах и растворителях: и мономеры, и растворители будут содержать ≤5‰ воды, хотя и немного, но поскольку растворитель используется повторно, вода будет продолжать накапливаться. Небольшое количество воды попадает в реакционный котел вместе с растворителем или мономером и азеотропируется с ксилолом после нагревания, расходуя большое количество азо-АИБН, увеличивая стоимость и влияя на молекулярно-массовое распределение, что не способствует последующему использованию.
4) Сроки и скорость добавления азосоединений: Цель этой операции — заставить непрореагировавшие малые молекулы или мономеры продолжать реакцию, предотвратить попадание непрореагировавших малых молекул в растворитель при последующем выпаривании растворителя и повлиять на следующую реакцию. Соотношение концентрации мономеров и молекулярно-массовое распределение в чайнике. Как правило, можно использовать одну десятую от общего количества инициатора.
5) Время сохранения тепла и время испарения растворителя мало влияют на молекулярный вес, но температура не должна быть слишком высокой, а время не должно быть слишком долгим. Низкотемпературное вакуумное испарение растворителя благоприятно сказывается на цветности конечного продукта. Чем ниже температура и короче время, тем благоприятнее, конечно, при условии, что растворитель должен полностью испариться.
6) Трехступенчатая фильтрация: растворитель и мономер должны фильтроваться при поступлении в реакционный чайник и капельный резервуар; фильтрующий элемент или фильтрующая сетка должны регулярно очищаться и заменяться, что способствует фильтрации загустевших частиц или примесей. Хотя эти операции мало влияют на распределение молекулярного веса, они абсолютно необходимы для обеспечения высокого качества.
7) Благодаря вышеуказанному контролю операций, мы провели тест гель-хроматографии GPC на произведенных продуктах, и получили следующие данные молекулярной массы: средняя молекулярная масса 4457; средняя массовая молекулярная масса 7879; распределение молекулярной массы 1,7679; относительно идеальное.
Выводы: Бутилакрилатный выравниватель является наиболее широко используемой разновидностью порошковых красок. На его основе добавляют другие мономеры для модификации и получают множество разновидностей. Процессы их синтеза схожи. Среди них молекулярная масса и ее распределение связаны с величиной поверхностного натяжения, влияющего на наиболее критичный фактор. Здесь не рассматриваются его модификации и производные, и я лишь выражаю свое личное мнение по самому основному вопросу. Неизбежно возникновение споров и даже заблуждений.
В этой статье мы хотим выразить две точки зрения: Первая: молекулярный вес выравнивающего агента оказывает фундаментальное влияние на поверхностное натяжение и выравнивание. Вторая: существует множество синтетических факторов, влияющих на величину молекулярного веса. Детали операции и оцифровка операции являются основополагающими факторами обеспечения качества. Хотя расположение многих данных вначале может быть неправильным, и ошибку можно исправить с помощью практики, эти элементы должны присутствовать. Постоянное совершенствование — единственный способ контролировать качество до предела!