新型光稳定剂应用于水性环氧涂料的研究

2017.09.26 点击2472次

环氧树脂因具有附着力强、优异机械性能和抗渗透等功能，而普遍应用于工业涂料。但环氧树脂也具有明显的缺点，当其暴露在室内光线或自然太阳光时，颜色容易变化，这是因为当环氧树脂受到UV光长期照射时，其结构在含氧的环境下很容易断键降解，产生发色机团如图1所示，而导致树脂变色、褪色。在环氧树脂材料中添加光稳定剂，可以有效地减少变色、褪色、龟裂、粉化和光泽保持率下降等问题。

图1 环氧树脂光降解途径

随着人类对环境保护日益重视，环氧树脂的水性化是发展趋势和国内外研究的热点。适用期短是水性环氧体系的主要缺点，当超过试用期时，涂料性能会改变很大，因此，延长其适用期有很重要的价值，新型非离子型水性环氧固化剂可以提高其适用期，但涂装后延长涂层使用寿命需要使用光稳定剂，预防光降解的产生。

光稳定剂包括紫外线吸收剂UVA和受阻胺光稳定剂HALS，紫外线吸收剂的功能是吸收紫外线转换成热能散发掉；受阻胺光稳定剂的功能是捕捉自由基，防止降解发生。

目前，关于如何解决水性环氧涂料光降解的研究很少，因此本研究将不同类型光稳定剂于不同类型溶液中进行分散过滤试验，最后筛选出最佳半岛bd体育手机客户端进行人工加速老化试验，以了解并有效地改善水性环氧涂层的耐久性。

1、实验

1.1 实验原料

水性环氧树脂POLYPOXE 403、水性环氧固化剂POLYPOXIH 7005W：工业级，陶氏化学工业股份有限公司；水性环氧光稳定剂EVERSORB EP5：工业级，台湾永光化学工业股份有限公司；光稳定剂EP－A、EP－B：有机高分子，自制。

1.2 实验设备

水流抽气机：厂牌EYELA/型号A－3S；滤纸“厂牌ADVANTEC/型号2#；耐黄变试验机：厂牌QPanel/型号QUV/Basic；色差仪：厂牌MINOLTA/型号CM－3500d。

1.3 实验方法

1.3.1 分散过滤试验

1) 以水为溶剂混合不同类型光稳定剂称取10g不同类型光稳定剂，加入100g去离子水中，混合搅拌5min后，将溶液倒入含2#滤纸的水流抽器机抽滤后，于60℃烘干后称质量，计算其在滤纸上的残留率R，光稳定剂如表1所示。

表1不同类型光稳定剂

2) 以水性环氧涂料为溶剂混合不同类型光稳定剂称取10g不同类型光稳定剂见表1，加入100g水性环氧涂料中，混合搅拌5min，再将溶液倒入含2#滤纸的水流抽器机抽滤后，在60℃烘干后称质量，计算其在滤纸上的残留率R。

1.3.2 人工加速老化试验前配方的配置

称取不同量水性光稳定剂EVERSORBEP5，混合水性环氧固化剂POLYPOXIH7005W和水，搅拌5min后再混合水性环氧树脂POLYPOXE403。

1.4 检验方法

1.4.1 试材涂装

将配置好的含不同浓度EVERSORBEP5的水性环氧涂料喷涂至10cm×7cm×0.1cm铁制试片，室温干燥2h。

1.4.2 人工加速老化试验

按ASTMG154—1 2006年改版，340nm，60℃，8hUV光照/50℃，4h凝结，利用色差仪观察加速老化试验过程变化。

2、结果与讨论

2.1 在水和水性环氧涂料中分散效果最好的光稳定剂的筛选

本研究是利用实验设计测试参数并分析其结果，且更重要的是利用其中的“筛选设计”找出哪一类光稳定剂分散最好的关键因子。筛选实验计划如表2所示。

表2 不同类型光稳定剂筛选实验结果

表2的实验数据分析结果如表3和表4所示。

表3 参数估计表

表4 变异数分析

不同类型光稳定剂对不同类型溶液分散结果如图2所示。横坐标分别为x1和x2。主效应图说明:根据表2真实的实验结果利用统计软件JMPVERSION5.0分析绘制图2主效应图回归模型理论的趋势结果，如果图2跟表2愈相近，表示所找到的［回归模型理论］愈能解释真实结果，主效应图，不但能说明最佳、最差组合，还能看出影响度斜率及预测值。