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广州产协:新型高分子量水性聚酯树脂的应用

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广州产协:新型高分子量水性聚酯树脂的应用

发布日期:2016-05-18 00:00 来源:http://www.zjhhht.com 点击:

 2015年注定是一个不平凡的年份,从年初国家相关部门颁布了《关于对电池、涂料征收消费税的通知》,等于是吹响了中国涂装行业向“低污染、环保化、水性化”转型发展的号角。2015年也是中国的多事之秋,其中又以天津化学原料大爆炸为代表,种种的不幸呼唤着公司尽早向水性化、安全化转型。可喜的是:不管是终端涂装厂家还是涂装原材料供应商大多数均已有计划或已向水性化转型。经过多年研究与应用,国内涌现出了一些优秀的原材料供应商如南方树脂等,得益于多年的不懈努力,不但掌握了性能优异的水性聚酯树脂的生产,还对树脂地运用也有很深入的研究,可以对目标客户快速输出整套成熟的工艺方案,便于下游涂料客户减少磨合期,以达到可快速量产的目的。总的来说,虽然溶剂型产品在市场上已成熟运用几十年,性能优异、工艺稳定,可也给环境带来的沉重的压力及对工作人员的身体造成了非常大的损害。但是水性技术同样也经过了很多年的储备与发展,而且在溶剂型基础上钻研及摸索,少走了很多弯路,技术已相对成熟。时至今日,可以毫不夸张地说:油性能做到的,水性也可以做到。现公司遇上了政策支持、技术成熟的黄金时期,公司切不可错过这一个发展水性化的非常时期。 


一、分析

  广州产协高分子有限公司(南方树脂)从事水性树脂的研发与生产已达几十年之久,对开发高性能树脂有独特的心得。在大家往环保水性产品转型之时,南方树脂也正朝着给下游涂料客户提供高效、环保、节能的水性产品。下面就为大家介绍一款新型的超支化水性饱和聚酯树脂WP-536。

  首先挑选合适的单体及反应条件进行水性聚酯树脂的合成反应。反应过程:公司挑选了多元醇与多元酸在催化剂作用下进行脱水酯化缩聚反应,反应初步完成后即为饱和聚酯树脂,接着我们用中和剂(如DMEA等)中和树脂的羧基,进行酸碱中和,中和后的产物即为盐(PH控制在8.0~8.5之间),所以中和后的树脂即可完全水溶,再按照成品的要求,加入一定量的BCS作为WP-536树脂的助溶剂,可使树脂水溶性更好,而且外观清澈透明,最后再加入纯净水将树脂的固含调节到50%,即可过滤包装出货。 

  按照此生产工艺,生产出的WP-536树脂外观清透,水溶性好,可长期储存不分层、不水解,而且分子量高,赋予涂膜有极好的性能,而目前市面上的水性聚酯,绝大部分都是水性丙烯酸与水性聚酯采用热拼或冷拼方法生产(因其无法解决纯水性聚酯树脂易水解,储存稳定性差等难题),所以这也是市面上的所谓水性聚酯的性能不够理想的最主要原因

 

表1 WP-536参数 


参数指标

实际数据

外观

浅色透明液体

Tg(℃)

26

固含量(%)

50±1

粘度(25℃,mpas)

3500~5500

pH值

7~8.5

羟值

50

酸值

30

助溶剂

BCS


将WP-536与市面上类似水性产品及传统溶剂型产品进行性能对比: 


表2 WP-536与市面同类产品比较(一) 


WP-536白色漆(85/15)

市售水性聚酯白色漆(80/20)

油性聚酯白色漆(70/30)

WP-536

40

市售水性聚酯

40

油性聚酯

40

R-747

3.5

R-747

5

R-747

8.5

水性助剂

1

水性助剂

1

油性助剂

1

色浆

33.5

白色浆

35.7

油性白色浆

40.7

去离子水

22

去离子水

18.3

酸催化剂

1





稀释剂

8.8

Total

100

Total

100

Total

100



  测试仪器:WGG-60通用型光泽仪;NK-2#杯;三菱铅笔B~H一套;QCJ冲击仪;BYKO-TEST1500测厚仪;DHG系列台式鼓风干燥箱;JECO-6173pH计,百格刀。

  涂装方式:喷涂;涂装底材:前处理马口铁;烘烤条件:140~160℃*30min(其中WP-536白色漆与市售水性聚酯白色漆140℃*30min,油性聚酯白色漆160℃*30min)。 


表3 WP-536与市面同类产品比较(二) 


检测项目

参考标准

WP-536白漆检测结果

市售水性聚酯白漆检测结果

油性聚酯白漆检测结果

外观

GB/T 1729-1979

平整光滑

平整光滑

平整光滑

粘度(NK-2#)

GB/T1723-1993

>120

>120

>120

涂膜厚度Um

GB/T13448-2005

20~25

20~25

20~25

光泽度

GB/T9754-1988

>90

>90

>90

附着力

GB/9286-1998

0

0

0

铅笔硬度(三菱铅笔)

GB/T6739-1996

2H

2H

H

冲击KGN/CM2

GB/T1732-1993

50

爆漆

50

耐MEK擦拭次数

NCCAII-18

50~100次

50~100次

50~100次

重涂性


>5次

无法重涂

>5次

 


  结果分析与讨论:从上面表3实验结果可以看出,WP-536是一款非常具有特色的水性饱和聚酯树脂,具有支化度高,分子量大的特点。与市售水性聚酯树脂比较时,在WP-536/747氨基树脂=85/15,而市售水性聚酯/747氨基树脂=80/20(通过多次梯度实验得出市售水性聚酯与氨基树脂的配比在80/20时,性能为最佳)及相同的颜基比(P/B=1/1),还有相同的烘烤条件下,可以看出,WP-536可以在更少的氨基树脂条件下反应出更好的柔韧性,这一点可以通过冲击及重涂结果看出来,这也印证了目前市面上很多所谓的水性聚酯其实都不是真正的纯聚酯,而是通过丙烯酸改性的聚酯,所以它或多或少的保留了丙烯酸“脆”的特点,这是因为除了南方树脂外,国内的树脂生产厂家真正掌握稳定的水性聚酯生产工艺的还不多,所以只能通过丙烯酸改性来稳定聚酯的储存性,防止水解,归根结底还是因为这些生产厂家没办法将水性聚酯的分子量做大,所以基本性能和储存性都相对逊色。而南方树脂的高分子量的水性聚酯WP-536拥有快速反应的特性,而且交联程度高,这一点也可以从与油性聚酯的白色漆对比中可以看出,同样是聚酯产品,油性聚酯不但氨基树脂比例要比WP-536用的多(约多2倍的量),还要烘烤160度的高温,而且反应的强度也不及WP-536,还要借助酸催化剂的帮助下性能才勉强与WP-536持平,并且硬度上还逊色于WP-536,这其中的原因也是由于油性聚酯的分子量一般都较小(2000~3000)左右,另外就是由于WP-536侧链有羧基的作用,起到了“酸催化”的作用,所以整体的反应速度及交联程度就大幅地领先油性聚酯。所以综上所述,WP-536是一款在性能上大幅领先于市售水性聚酯及传统油性聚酯的新型产品,而且更少的氨基树脂及更低的烘烤条件,可降低涂料的成本,为客户节省不少的开支。公司同样进行过稳定性对比,发现,市售的水性聚酯稳定性与WP-536有很大差距:在50℃加温储存10天后,发现市售的水性聚酯外观出现了乳白及分层等水解现象,而且重新进行搅拌也无法使之恢复透明状,而公司的WP-536经过加温储存,依旧清澈透明,外观与测试前无明显变化。所以,经过加温储存测试稳定性试验中,发现市售的树脂在稳定性方面与公司对应产品有很大的差距,其不能够长期稳定储存,这也是为何国内水性聚酯树脂供应厂家均是提供未中和的高固含的水性聚酯树脂的原因所在(若中和加水稀释后,储存稳定性会大幅降低),而广州产协却同时在提供加水稀释后的50%固含与未加水中和的75%的树脂。通过综合分析,公司在水性聚酯的实力是大幅领先于竞争厂家的。 


 若客户实际烘烤温度比140℃高(如160℃时),WP-536还可以以更低的成本反应出出色的性能: 

 

表4 WP-536白色漆(90/10)参考配方 


组份

添加量(wt%)

WP-536

40

R-747

2.2

水性助剂

1

白色浆

31.7

去离子水

25.1

Total

100

  涂装方式:喷涂;涂装底材:前处理马口铁;烘烤条件:160℃*30min


表5 WP-536白色漆(90/10)性能检测结果


检测项目

参考标准

WP-536白漆检测结果

外观

GB/T 1729-1979

平整光滑

粘度(NK-2#)

GB/T1723-1993

>120

涂膜厚度Um

GB/T13448-2005

20~25

光泽度

GB/T9754-1988

>90

附着力

GB/9286-1998

0

铅笔硬度(三菱铅笔)

GB/T6739-1996

2H

冲击KGN/CM2

GB/T1732-1993

50

耐MEK擦拭次数

NCCAII-18

50~100次

  

  实验结果分析:从表5实验结果可以看出当烘烤条件为160℃时,可以将WP-536配制的白漆中的氨基树脂比例从85/15降低到90/10(5.6/1降到9/1),而且基本性能是几乎没有改变的,始终维持在一个比较高的水平。氨基树脂的减少直接可以降低涂料的物料成本,而且更少的氨基树脂,也就可以少加点色浆就可以做到一样的颜基比,所以使用WP-536作为水性工业涂料的主体树脂时,可以给客户带来很高的性价比与灵活性。


二、总结 

  水性树脂经过多年的卧薪尝胆,时至今日,也已经发展到了一个很高的水平,可以说是到了和油性树脂一较高下的时候了。通过前面的介绍,可以看出南方树脂生产的水性饱和聚酯树脂在性能上是非常突出的,只使用很低当量的氨基树脂就可以有很强的交联程度。所以那些还抱着水性比不上油性体系心态的朋友应该放下戒心,大力转型水性产品。选择南方树脂的水性产品还可以降低不少的成本,而且公司有非常成熟的方案来帮助大家的转型升级,花费低,代价小。从另一角度来看,国家的“消费税”法规的出台,也意味着油性体系的路子会越走越窄,而很明显水性体系就是一条康庄大道。为了早日使大家的生存环境有所改善,那么公司应该早日向水性化转型升级。

相关标签:水性聚酯树脂