Análisis de factores que afectan el peso molecular del agente nivelador de acrilato de polibutilo

Respuesta rápida: Para la selección de monómeros y resinas UV, la pregunta comercial clave no es «qué material es mejor en general» sino «qué paquete ofrece el equilibrio adecuado de flujo, curado, adhesión y durabilidad en la aplicación real».

1. Introducción: El papel del agente nivelador: cuando el recubrimiento en polvo se funde y nivela, hay dos interfaces de «fase líquida» y «fase líquido-sólida». La cadena molecular principal del agente nivelador puede formar una capa monomolecular muy delgada en la superficie de la masa fundida, lo que proporciona una tensión superficial uniforme en la «fase líquida» y ayuda a eliminar enfermedades de la pintura como poros y por contracción; al mismo tiempo, el lado del agente nivelador del grupo éster de cadena puede reducir de forma controlable la tensión superficial del recubrimiento fundido, lo que es útil para la humectación y adhesión entre el recubrimiento y la superficie de la «fase líquido-sólida» de la pieza de trabajo recubierta, y al mismo tiempo proporciona una buena humectación y extensión del sustrato.

El polibutilacrilato es uno de los materiales económicos más utilizados para recubrimientos en polvo. Muestra una fuerte actividad superficial, la razón principal es que tiene una cadena principal «—C—C—» relativamente ordenada con propiedades fóbicas a la resina, y la cadena lateral es un «grupo éster butílico» con propiedades respetuosas con la resina; dicha estructura le permite una orientación libre en la interfaz, la parte del enlace éster que es compatible con la fase líquida está hacia adentro, la cadena principal flota en la interfaz para formar una monocapa uniforme y la tensión superficial puede ser uniforme. El grado de polimerización «n» refleja el tamaño del peso molecular.

2. ¿Cuál es el peso molecular más razonable del flujo de líquido?

Según los informes de expertos nacionales y extranjeros, desde la tensión superficial, la flexibilidad de la cadena principal, la humectabilidad del sustrato, la humectabilidad y encapsulación del relleno de pigmento, la movilidad de las moléculas y la operatividad del proceso de síntesis, la formación de Desde las perspectivas de brillo, tersura y distinción del recubrimiento, las conclusiones generalmente tienden a los siguientes indicadores: Mn = 4000-5000; Mw = 7000-10000, polidispersidad de distribución de peso molecular Mw/Mn = 1,5-2,2. Este es el índice de estructura molecular más ideal del acrilato de polibutilo.

Es difícil que las moléculas superiores a 20.000 sean compatibles con el sistema porque son demasiado grandes y tienden a perder luz o extinguirse; por debajo de 4.000 y por encima de 20.000 moléculas de flujo, cuanto menor sea la proporción, mejor.Un punto que vale la pena destacar: Mn=3000-10000, también está disponible la distribución de peso molecular Mw/Mn=1,5-7,0; pero ocasionalmente habrá problemas, tales como: aparecerá demasiado contenido de moléculas pequeñas y supermoléculas, poros y pérdida de luz, no antiinterferencias, etc. Moléculas por debajo de 4000, debido a que las moléculas son demasiado pequeñas y la compatibilidad es demasiado buena, esto perderá la propiedad de nivelación, causando todas las pequeñas ondas al mirar la luz; como se muestra a continuación:

3. Materiales sintéticos: una vez determinado el rango de peso molecular, el trabajo restante es encontrar materias primas y determinar el proceso en torno a este objetivo. Los materiales principales son: acrilato de n-butilo, disolvente de xileno, catalizador azo AIBN, regulador de peso molecular. Para reducir costos, se puede agregar entre 3% y 5% de estireno para la copolimerización; algunas empresas también utilizan acrilato de 2-etilhexilo, modificado con vinil trimeticona, acrilato de hidroxietilo, acrilato de octilo o acrilato de isooctilo. Principalmente para reducir la tensión superficial y mejorar el rendimiento antiinterferencias, estas son innovaciones beneficiosas. Para reducir costos, algunas fábricas agregan directamente tereftalato de dioctilo, tereftalato de isooctilo, fumarato de dietilo, maleato de dietilo, aceite de soja epoxi, etc., la dosis general es de aproximadamente el 20%. Estas prácticas no favorecen la nivelación y la antiinterferencia.

La elección del disolvente es variada. En la primera etapa, se utilizó tolueno (punto de ebullición 110,63 °C), pero debido a los problemas de toxicidad y bajo punto de ebullición, se utilizó gradualmente xileno (138,5~141,5 °C). El éter monometílico de etilenglicol (o éter monometílico de etilenglicol) también es un disolvente ideal. Su toxicidad es menor que la del xileno y su punto de ebullición es de 124,6 °C. No se usa mucho en China y el método de mezclarlo con xileno como solvente en el extranjero es muy digno de referencia. Si el punto de ebullición es demasiado bajo, el peso molecular del agente nivelador sintético es demasiado grande, lo que tiende a desespumar, pero la capacidad pierde luz y se empaña. Los solventes con un punto de ebullición alto no son adecuados para su uso porque la temperatura de evaporación del solvente es demasiado alta, lo que es fácil de oxidar el producto terminado hasta volverlo amarillento y formar macromoléculas. En la actualidad, lo habitual en China es utilizar una mezcla de xileno como disolvente. Las materias primas son asequibles, baratas, de baja toxicidad, fáciles de almacenar, fáciles de operar y seguras.

¿Por qué utilizar azobisisobutironitrilo AIBN como iniciador en lugar de peróxido de dibenzoilo BPO? Se consideran principalmente dos factores: primero, el tipo y la cantidad de iniciador pueden afectar el peso molecular relativo y la estructura molecular del polímero, afectando así las propiedades químicas y físicas de la resina. El azobisisobutironitrilo (AIBN) y el peróxido de dibenzoilo (BPO) tienen diferentes cinéticas de descomposición, respectivamente.La constante de transferencia de cadena de AIBN es pequeña, la velocidad de descomposición no es muy diferente en diferentes disolventes, la actividad de los radicales libres es menor que la de los radicales benceno, la reacción de transferencia de cadena es menor y el polímero obtenido tiene una distribución de masa molecular relativa más estrecha. AIBN se utiliza como iniciador. El agente puede mantener la viscosidad de la resina en un rango más adecuado. Sin embargo, una vez que se descompone el BPO, es fácil generar radicales de benceno con mayor actividad, y los radicales de benceno son fáciles de capturar átomos de hidrógeno en el monómero o cadena molecular del polímero, lo que resulta en ramificación y reticulación, ampliando la distribución de masa molecular relativa y reduciendo la viscosidad del polímero. aumentó significativamente. El segundo es: el grupo terminal formado por la polimerización iniciada por azo AIBN es (CH3)3C–, que tiene mejor durabilidad al aire libre; mientras que el grupo final formado por el polímero iniciado con BPO es un anillo de benceno, que tiene poca resistencia a la intemperie exterior y dará lugar a una película de recubrimiento después de mucho tiempo. Amarillamiento y envejecimiento. Generalmente se cree que cuando la fracción de masa del iniciador es superior al 4%, las propiedades mecánicas, las propiedades químicas y la estabilidad térmica del polímero se verán afectadas negativamente.

La práctica ha demostrado que en el proceso de síntesis del agente nivelador de acrilato de polibutilo, es necesario controlar bien los siguientes puntos importantes:

1) La relación de la cantidad total de monómero al disolvente ≈ 1: (1,0—1,2): esta relación tiene una gran influencia en la polidispersidad del peso molecular. Aunque todo el proceso de reacción es una reacción de «inanición», el disolvente está en un estado de exceso, pero con la concentración de cada componente en el disolvente cambia mucho debido al aumento en la cantidad de monómero y la formación de reactivos. La tensión superficial afecta negativamente la nivelación y plenitud del revestimiento.
2) Velocidad de caída: Es ventajosa la adición gota a gota uniforme y gradual. La reacción química se lleva a cabo en un instante. Una vez que se alcanzan las condiciones de reacción, la reacción se puede completar en una diezmilésima de segundo. Es muy importante, sobre todo, no actuar con prisas y ser casual. Esto afecta en gran medida la polidispersidad del peso molecular.
3) Influencia del contenido de agua en monómeros y disolventes: tanto los monómeros como los disolventes contendrán ≤5‰ de agua, aunque no mucha, pero debido a que el disolvente se recicla, el agua seguirá acumulándose.Una pequeña cantidad de agua ingresa al recipiente de reacción con el solvente o monómero y a los azeótropos con xileno después del calentamiento, consumiendo una gran cantidad de azo AIBN, aumentando el costo y afectando la distribución del peso molecular, lo que no es propicio para su uso posterior.
4) Momento y velocidad de adición de azo: el propósito de esta operación es hacer que las moléculas pequeñas o monómeros que no reaccionaron continúen reaccionando, evitando que las moléculas pequeñas sin reaccionar ingresen al solvente cuando el solvente se evapore más tarde y afecten la siguiente reacción. La relación de concentración de monómero y la distribución del peso molecular del hervidor. Generalmente, se puede utilizar una décima parte de la cantidad total del iniciador.
5) El tiempo de conservación del calor y el tiempo de evaporación del disolvente tienen poco efecto sobre el peso molecular, pero la temperatura no debe ser demasiado alta y el tiempo no debe ser demasiado largo. La evaporación al vacío a baja temperatura del disolvente es beneficiosa para la cromaticidad del producto final. Cuanto más baja sea la temperatura y más corto el tiempo, más favorable será. Por supuesto, la premisa es que el disolvente debe evaporarse por completo.
6) Filtración en tres etapas: es decir, el disolvente y el monómero deben filtrarse al ingresar al recipiente de reacción y al tanque de almacenamiento de goteo; El elemento filtrante o la pantalla filtrante deben limpiarse y reemplazarse periódicamente, lo que favorece la filtración de partículas gelificadas o impurezas. Aunque estas operaciones tienen poco efecto sobre la distribución del peso molecular, son absolutamente esenciales para garantizar una alta calidad.
7) A través del control de operación anterior, llevamos a cabo una prueba de cromatografía en gel GPC en los productos producidos y obtuvimos los datos de peso molecular de la siguiente manera: peso molecular promedio en número 4457; peso molecular promedio en masa 7879; distribución de peso molecular 1,7679; relativamente ideal.