Un gran número de grupos carboxilo en el sistema de esmalte al agua para hornear con aminoácidos afecta seriamente el rendimiento de la película de pintura, ¿qué se debe hacer?
Como pintura industrial a base de agua, el barniz al horno a base de agua se utiliza ampliamente hoy en día. Algunos de los factores que afectan a la resistencia al agua de la película de pintura se pueden encontrar en el artículo ¡Se explica la resistencia al agua de la película de pintura! Rendimiento, mecanismo, factores, camino de mejora. Consulte también el artículo Preguntas y respuestas sobre recubrimientos (22): cómo mejorar la resistencia al alcohol del sistema PUD a base de agua. Cuando la resina es principalmente acrílica a base de agua, para lograr la dispersión en agua con amoníaco o la solubilidad en agua, la estructura se diseña deliberadamente con una cierta cantidad de grupos carboxilo, el índice de acidez suele ser superior a 30. Esta parte del grupo carboxilo se suele dejar en la película de pintura, lo que afecta gravemente a la resistencia de la película al agua y al alcohol, así como a la resistencia a la niebla salina y otras propiedades. Aquí se trata principalmente de cómo eliminar el -COOH en el rendimiento de la película de pintura de un impacto, añadiendo aditivos de reticulación. La reticulación del -COOH es el enfoque que queremos adoptar.
Las diversas reacciones de reticulación del -COOH son las siguientes:
1、Adopción de oxazolina para reticular con -COOH
Necesita calentarse para reaccionar, se puede llevar a cabo a 80-120 ℃, pertenece al agente reticulante de temperatura media. La oxazolina es un tipo de iminoéter intracíclico, que puede dividirse en 2-oxazolina, 3-umazolina y 4-oxazolina según la posición de su doble enlace de carbono y nitrógeno, entre los cuales el más activo es la 2-oxazolina con la fórmula estructural:
Las oxazolinas son altamente reactivas y pueden sufrir reacciones de apertura de anillo equiproporcionadas con muchos reactivos nucleófilos. En condiciones de reacción adecuadas, si se selecciona el disolvente correcto, la temperatura adecuada, etc., o se añade un catalizador adecuado, el grupo oxazolina puede reaccionar químicamente con ácidos carboxílicos, tioácidos, ésteres clorados o cloroformiato, tioles, fenoles, tiofenol, aminas alquilcloradas, alcoholes y amidas, entre muchos otros grupos. Los grupos oxazolina pueden reaccionar con grupos de ácido carboxílico por encima de 200° en cuestión de minutos para formar grupos de éster amina.
Los productos con esta composición también están disponibles en el mercado y se utilizan en pinturas a base de agua, tintas a base de agua y adhesivos a base de agua para mejorar la resistencia al agua.
2、Adopción de reticulación de poliaziridina-COOH
La aziridina, el análogo tricíclico nitrogenado del óxido de etileno, y sus derivados se han estudiado durante muchos años; en algunos casos, la poliaziridina se ha utilizado como agente reticulante. El término común para la aziridina es etilenimina, en inglés aziridina. La etilenimina es altamente tóxica y puede ser cancerígena. La aziridina es irritante para la piel y algunas personas pueden sensibilizarse. La teratogenicidad de la aziridina es objeto de debate, pero diluirla con laca de pintura reduce sus posibles efectos tóxicos. La etilenimina es aún más reactiva que el óxido de etileno, las quemaduras y los ácidos. En presencia de ácidos más fuertes, se polimeriza rápidamente para formar polietilenimina-(-CH2CH2NH-)-n.
De las muchas reacciones de las aziridinas, la más interesante para las aplicaciones de recubrimiento es la formación de enlaces cruzados de 2-aminoéster entre poliaziridinas y ácidos polifuncionales. Algunos 2-aminoésteres pueden reorganizarse automáticamente en 2-hidroxiamidas (esa es la estructura especial de amidoalcohol del punto 4 a continuación).
Se han estudiado diversas poliaziridinas (también conocidas como aziridinas polifuncionales). Un ejemplo es el producto de adición de Michael trifuncional de 3 mol de aziridina y 1 mol de triacrilato de trimetilolpropano, con la siguiente fórmula estructural:
La metilaziridina (propilidenimina) también se ha utilizado para fabricar esta poliaziridina. Esta poliaziridina puede utilizarse para reticular los grupos de ácido carboxílico de las emulsiones y los poliuretanos al agua. La reacción entre la aziridina y el grupo ácido carboxílico es mucho más rápida que la reacción entre el grupo aziridina y el agua, y puede llevarse a cabo a temperatura ambiente, generalmente ya añadida. La aziridina y el agua interactúan y se hidrolizan en aminoalcoholes con un período de activación de 48-72 horas. Pero no hay indicios de que la aziridina hidrolizada tenga un efecto negativo en el rendimiento de la película de recubrimiento. La reactividad puede restablecerse mediante la adición de un agente reticulante. En vista del posible riesgo de intoxicación, deben seguirse cuidadosamente las recomendaciones del fabricante para una manipulación segura.
3. Se utiliza un compuesto hidroxílico especial para reticular -COOH. Este compuesto hidroxílico especial está relacionado con las oxazolinas mencionadas anteriormente y tiene la fórmula estructural que se muestra a continuación:
Cuando esta fórmula estructural se junta con la fórmula estructural de la oxazolina, se puede ver que existe una cierta correlación entre las dos. Véase la imagen siguiente:
Los experimentos han demostrado que este tipo de amidohidrina, como la oxazolina, puede reticularse con -COOH en determinadas condiciones, por ejemplo, 150 °C X 30 min, y una investigación más detallada del mecanismo de reacción sugiere que una explicación es la formación de una estructura de oxazolina en el medio.
Este tipo de compuestos amidoalcohólicos, modelo típico AA-4, se pueden utilizar para reticular -COOH, se pueden utilizar sistemas tanto acuosos como oleosos, la condición de reacción es 150℃X30min o más. Rentable, especialmente para la pintura amino al agua para hornear utilizada para reticular -COOH, puede mejorar significativamente el rendimiento de la película, como la resistencia al agua, al alcohol, a los disolventes y a la niebla salina.
Los tres métodos anteriores de reticulación-COOH, ¿ha encontrado que hay alguna correlación mecanicista? Todos los procesos de reacción tienen una estructura especial de amidohidrina y/u oxazolina.
4, utilizando reticulación de policarbodiimida-COOH
La carbodiimida, también conocida como carbodiimida (Carbodiimida), contiene grupos funcionales -N=C=N-. Puede reaccionar a temperatura ambiente, la desventaja es que también se añadirá más adelante, no es conveniente de usar.
La carbodiimida reacciona con los ácidos carboxílicos, pero reacciona lo suficientemente lento con el agua como para ser usada en sistemas acuosos. El producto de la reacción con el ácido carboxílico es la N-acilurea. La fórmula de la reacción se muestra a continuación:
Es posible reticular resinas funcionales a base de ácido carboxílico, incluidas dispersiones y emulsiones acuosas de poliuretano, con policarbodiimida (también conocida como carbodiimida multifuncional). La reticulación se produce en unos pocos días a temperatura ambiente y mucho más rápido cuando se calienta.
En un estudio de emulsión, las condiciones de curado fueron de entre 60 y 127 °C durante 5-30 minutos, y las temperaturas más altas confirieron mejores propiedades a la película de recubrimiento. Obviamente, las propiedades de la película de recubrimiento dependen no solo de la formación física de la película, sino también del grado de reticulación química.
5, el uso de grupos epoxi para reticular con -COOH, que requiere altas temperaturas. No se utiliza habitualmente.
En resumen:
A temperatura ambiente, para reticular el carboxi-COOH de los sistemas acuosos, se puede utilizar el agente reticulante de poliaziridina y la policarbodiimida. Estos dos agentes reticulantes a temperatura ambiente son algunos modelos básicos, el precio es muy caro.
A temperaturas medias (80-120 °C), el COOH puede reticularse con compuestos estructurales de oxazolina, que también están disponibles en el mercado y son caros.
A altas temperaturas (150 °C x 30 min), se pueden utilizar amidoalcoholes especiales para reticular -COOH, que también está disponible en el mercado en versiones rentables y es especialmente adecuado para su uso en esmaltes de hornear aminados al agua.
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| Polythiol/Polymercaptan | ||
| DMES Monomer | Bis(2-mercaptoethyl) sulfide | 3570-55-6 |
| DMPT Monomer | THIOCURE DMPT | 131538-00-6 |
| PETMP Monomer | PENTAERYTHRITOL TETRA(3-MERCAPTOPROPIONATE) | 7575-23-7 |
| PM839 Monomer | Polyoxy(methyl-1,2-ethanediyl) | 72244-98-5 |
| Monofunctional Monomer | ||
| HEMA Monomer | 2-hydroxyethyl methacrylate | 868-77-9 |
| HPMA Monomer | 2-Hydroxypropyl methacrylate | 27813-02-1 |
| THFA Monomer | Tetrahydrofurfuryl acrylate | 2399-48-6 |
| HDCPA Monomer | Hydrogenated dicyclopentenyl acrylate | 79637-74-4 |
| DCPMA Monomer | Dihydrodicyclopentadienyl methacrylate | 30798-39-1 |
| DCPA Monomer | Dihydrodicyclopentadienyl Acrylate | 12542-30-2 |
| DCPEMA Monomer | Dicyclopentenyloxyethyl Methacrylate | 68586-19-6 |
| DCPEOA Monomer | Dicyclopentenyloxyethyl Acrylate | 65983-31-5 |
| NP-4EA Monomer | (4) ethoxylated nonylphenol | 50974-47-5 |
| LA Monomer | Lauryl acrylate / Dodecyl acrylate | 2156-97-0 |
| THFMA Monomer | Tetrahydrofurfuryl methacrylate | 2455-24-5 |
| PHEA Monomer | 2-PHENOXYETHYL ACRYLATE | 48145-04-6 |
| LMA Monomer | Lauryl methacrylate | 142-90-5 |
| IDA Monomer | Isodecyl acrylate | 1330-61-6 |
| IBOMA Monomer | Isobornyl methacrylate | 7534-94-3 |
| IBOA Monomer | Isobornyl acrylate | 5888-33-5 |
| EOEOEA Monomer | 2-(2-Ethoxyethoxy)ethyl acrylate | 7328-17-8 |
| Multifunctional monomer | ||
| DPHA Monomer | Dipentaerythritol hexaacrylate | 29570-58-9 |
| DI-TMPTA Monomer | DI(TRIMETHYLOLPROPANE) TETRAACRYLATE | 94108-97-1 |
| Acrylamide monomer | ||
| ACMO Monomer | 4-acryloylmorpholine | 5117-12-4 |
| Di-functional Monomer | ||
| PEGDMA Monomer | Poly(ethylene glycol) dimethacrylate | 25852-47-5 |
| TPGDA Monomer | Tripropylene glycol diacrylate | 42978-66-5 |
| TEGDMA Monomer | Triethylene glycol dimethacrylate | 109-16-0 |
| PO2-NPGDA Monomer | Propoxylate neopentylene glycol diacrylate | 84170-74-1 |
| PEGDA Monomer | Polyethylene Glycol Diacrylate | 26570-48-9 |
| PDDA Monomer | Phthalate diethylene glycol diacrylate | |
| NPGDA Monomer | Neopentyl glycol diacrylate | 2223-82-7 |
| HDDA Monomer | Hexamethylene Diacrylate | 13048-33-4 |
| EO4-BPADA Monomer | ETHOXYLATED (4) BISPHENOL A DIACRYLATE | 64401-02-1 |
| EO10-BPADA Monomer | ETHOXYLATED (10) BISPHENOL A DIACRYLATE | 64401-02-1 |
| EGDMA Monomer | Ethylene glycol dimethacrylate | 97-90-5 |
| DPGDA Monomer | Dipropylene Glycol Dienoate | 57472-68-1 |
| Bis-GMA Monomer | Bisphenol A Glycidyl Methacrylate | 1565-94-2 |
| Trifunctional Monomer | ||
| TMPTMA Monomer | Trimethylolpropane trimethacrylate | 3290-92-4 |
| TMPTA Monomer | Trimethylolpropane triacrylate | 15625-89-5 |
| PETA Monomer | Pentaerythritol triacrylate | 3524-68-3 |
| GPTA ( G3POTA ) Monomer | GLYCERYL PROPOXY TRIACRYLATE | 52408-84-1 |
| EO3-TMPTA Monomer | Ethoxylated trimethylolpropane triacrylate | 28961-43-5 |
| Photoresist Monomer | ||
| IPAMA Monomer | 2-isopropyl-2-adamantyl methacrylate | 297156-50-4 |
| ECPMA Monomer | 1-Ethylcyclopentyl Methacrylate | 266308-58-1 |
| ADAMA Monomer | 1-Adamantyl Methacrylate | 16887-36-8 |
| Methacrylates monomer | ||
| TBAEMA Monomer | 2-(Tert-butylamino)ethyl methacrylate | 3775-90-4 |
| NBMA Monomer | n-Butyl methacrylate | 97-88-1 |
| MEMA Monomer | 2-Methoxyethyl Methacrylate | 6976-93-8 |
| i-BMA Monomer | Isobutyl methacrylate | 97-86-9 |
| EHMA Monomer | 2-Ethylhexyl methacrylate | 688-84-6 |
| EGDMP Monomer | Ethylene glycol Bis(3-mercaptopropionate) | 22504-50-3 |
| EEMA Monomer | 2-ethoxyethyl 2-methylprop-2-enoate | 2370-63-0 |
| DMAEMA Monomer | N,M-Dimethylaminoethyl methacrylate | 2867-47-2 |
| DEAM Monomer | Diethylaminoethyl methacrylate | 105-16-8 |
| CHMA Monomer | Cyclohexyl methacrylate | 101-43-9 |
| BZMA Monomer | Benzyl methacrylate | 2495-37-6 |
| BDDMP Monomer | 1,4-Butanediol Di(3-mercaptopropionate) | 92140-97-1 |
| BDDMA Monomer | 1,4-Butanedioldimethacrylate | 2082-81-7 |
| AMA Monomer | Allyl methacrylate | 96-05-9 |
| AAEM Monomer | Acetylacetoxyethyl methacrylate | 21282-97-3 |
| Acrylates Monomer | ||
| IBA Monomer | Isobutyl acrylate | 106-63-8 |
| EMA Monomer | Ethyl methacrylate | 97-63-2 |
| DMAEA Monomer | Dimethylaminoethyl acrylate | 2439-35-2 |
| DEAEA Monomer | 2-(diethylamino)ethyl prop-2-enoate | 2426-54-2 |
| CHA Monomer | cyclohexyl prop-2-enoate | 3066-71-5 |
| BZA Monomer | benzyl prop-2-enoate | 2495-35-4 |