中和劑也叫pH調(diào)節(jié)劑,能明顯影響樹脂的水溶性、穩(wěn)定性、黏度、固化速度及涂膜的泛黃性,因此選擇中和劑十分重要。
樹脂的品種不同,所用中和劑也應(yīng)不同,常溫干燥的水溶性漆需選用低沸點(diǎn)的中和劑,淺色漆則選用變色性小的中和劑。還應(yīng)考慮的有:氣味小、對樹脂穩(wěn)定性好等。
制備陽離子丙烯酸樹脂,一般采用有機(jī)酸為中和劑,如甲酸、醋酸、乳酸等,最常用的為醋酸。
在陰離子型水性丙烯酸酯樹脂中,堿性的堿金屬鹽、胺和氨等都可以用作樹脂的中和劑。
實(shí)際應(yīng)用中,常采用氨或胺為中和劑,很少用堿金屬鹽。因?yàn)橛脡A金屬鹽作中和劑,樹脂成膜后,金屬離子留在漆膜中會影響其性能。而氨或胺在成膜過程中會揮發(fā)掉,對漆膜無不良影響。
氨和胺進(jìn)行比較,胺更適于電泳涂料用樹脂的中和劑。因?yàn)椴捎冒奉愔泻蛣┠?strong>使羧基成鹽而提高水稀釋性。
胺的結(jié)構(gòu)對在水中的溶解性和堿性強(qiáng)度有影響。堿性強(qiáng)度增加,胺的用量減少,因此對于下述三種胺的用量的關(guān)系是:
2-甲基乙醇胺(DMAE)<三乙胺(TEA)<三丙胺(TPA)
胺的選擇不僅要考慮對分散體穩(wěn)定性的影響,對于氨基樹脂交聯(lián)的熱固性水稀釋性丙烯酸酯樹脂,還要考慮對貯存穩(wěn)定性和固化性能的影響。使用較小甲醛/三聚氰胺比的氨基樹脂,需選用叔胺。使用較高甲醛/三聚氰胺比的氨基樹脂,則伯胺和仲胺都可選用。在貯存期間,胺能降低氨基樹脂的反應(yīng)活性,提高涂料的穩(wěn)定性。
DMAE是常用的胺中和劑,但存在缺點(diǎn),主要是丙烯酸酯樹脂上的酯基和DMAE上的羥基之間會發(fā)生酯交換反應(yīng),使一部分胺以共價(jià)鍵形式鍵合到樹脂上。而鍵合的胺在施工和烘烤過程中不會揮發(fā),因而抑制了酸催化的交聯(lián)反應(yīng)。
用TEA作為中和劑,得到的是低光澤的涂料,因?yàn)樵诠袒^程中,表面比內(nèi)部干燥得快,表皮出現(xiàn)細(xì)微的皺皮現(xiàn)象。當(dāng)內(nèi)層涂膜固化時(shí)收縮,使已固化的漆膜表面起皺,此時(shí)胺不在漆膜表面。起皺的情況隨著厚度的增加而增加。起皺概率的次序:
TEA>DMAE>NEM
影響次序的主要原因是各自揮發(fā)性的差別,揮發(fā)性慢的胺成分在漆膜中更趨一致,因此表面和深層的固化速度相似,起皺現(xiàn)象減弱。
N-乙基嗎啉(NEM)與DMAE具有一樣的沸點(diǎn),但前者不會與水稀釋性丙烯酸酯樹脂上的酯基團(tuán)發(fā)生酯交換反應(yīng),因此其固化速度更快。
2-氨基-2-甲基-1-丙醇(AMP)可與較高甲醛/三聚氰胺比的氨基樹脂一起使用,盡管其沸點(diǎn)較高,但可提供穩(wěn)定的分散體。與NEM中和的涂料相比,AMP中和的涂料固化速度更快,因?yàn)轶w系中伯胺能與一種丙烯酸酯樹脂反應(yīng)形成酰胺,降低堿性。一種酰胺的形成及與AMP伯羥基團(tuán)酯交換形成交聯(lián),使AMP可表現(xiàn)交聯(lián)劑的角色,輔助氨基樹脂的交聯(lián)反應(yīng)。AMP還可以與甲醛反應(yīng),在固化條件下成為噁唑烷,降低堿性,提高固化速度。
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