摘要:以4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯（MDI)和3-二甲基氨基丙胺为原料,合成了一种有机脲类低温固化剂二苯 基甲烷4,4-二[iV,；V-二甲氨基丙脲],并改进了粉末涂料的生产工艺,使环氧粉末涂料在低温下实现完全固化。环 氧粉末涂料中加人11%有机脲类固化剂，可以在130 8 min和140 <€ 4 min的条件下实现完全固化,使粉末涂料

 

应用于塑料制品、纸张、纸板及木材等热敏性基材的表面涂膜成为可能。

 

关键词:环氧粉末涂料;热敏性基材;有机脲类低温固化剂;合成

 

中田分类号:T(? 630.7 文献标识码:A 文章编号:1671 -3206(2008)12-1432 - 04

 

 

粉末涂料是一种公认的高生产效率、优良涂膜 性能、生态环保型、经济型的4E型涂料产品[1]。其 V0C排放几乎为零，环保要求更加驱使其迅猛发 展。但粉末涂料不管是热塑性或热固性，其成膜温 度髙,一般需在180尤以上烘烤20 min，使其应用仅 局限于金属等耐热基材，无法应用于热敏性基材。

 

固化温度高，也使能耗增加，固化温度每降低10 t，

 

可节省涂装能源10%左右。固化时间长还导致连 续生产线占地面积大,增加产品在烘烤室内的存留 时间，对生产成本和生产效率均不利。因此，对粉末 涂料进行低温固化和快速固化研究具有重要的意 义。本文合成了一种有机脲类低温固化剂,使环氧 粉末涂料能在低温下快速固化[M]，从而使粉末涂料 应用于塑料制品、纸张、纸板及木材等热敏性基材成

收稿日期:2008-10-21 修改稿日期:2008-11-20

 

基金项目:卑港关键领域重点突破项目（GHS/038/04);广东省重大专项项目（2004B1601073)

 

作者简介:孙国良(1984-),男,河南驻马店人,华南理工大学在读硕士研究生,师从刘治猛教授、贾德民教授,主要从事 髙分子材料的合成与改性方面研究。电话:15920691982，E-mail:sunguoliang2006@ 163. com 通讯联系人:刘治猛,电话:0769-22861298,E-mail:Ii_@dgut. edu.cn

为可能[5]，具有很好的工业应用前景。

 

1实验部分

 

11试剂与仪器

 

双酸A型环氧树脂E-12、金红石型钛白粉、 4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)均为工业品；硫 酸钡为分析纯；3-二甲基氨基丙胺、2,2-二(4-羟基 苯)丙烷(双酚A)、安息香均为化学纯。

 

SFJ-32N无间隙挤出机;高速万能粉碎机;红外 线烤炉;MSGNA-IR760型红外分析仪;标准筛。

 

1.2含双酚A的有机脲类低温固化剂的合成

 

称取0.5 mol MDI于三口烧瓶中，在70 t下保 温30 min,使其慢慢由固态变为完全液态。在2 h 内滴加1.0 mol 3-二甲基氨基丙胺，同时升温至

 

二苯基甲烷-4,4-二 妒二甲氮基丙脲]

继续升温至165尤，加人0.98 mol双酚A溶解 有机脲类化合物，反应产物变为清澈溶液。趁热倒 出，冷却凝固，加入丙酮使其溶解，减压蒸馏，脱除丙 酮,得到褐色固体产物，即为含有双酚A的有机脲 类化合物二苯基甲烷4,4-二[汉，iV-二甲氨基丙脲]， 其分子量为454,产率为98%。

 

1.3环氧树脂和低温固化剂的混合

 

称取一定量的双酚A型环氧树脂E-12和合成 的含有双酚A的有机脲类低温固化剂，加人丙酮， 在搅拌下进行充分溶解，于60尤下减压脱除丙酮。 残余丙酮在真空干燥箱中于60 T下脱除。产物为 双酚A型环氧树|旨E-12和含有双酚A的有机脲类 低温固化剂的混合物。

 

14粉末涂料的生产工艺 1.4.1 一般的生产工艺称取一定质量的环氧树 脂，粉碎到粒径小于35 jim，加人固化剂、颜料(金红 石型钛白粉）、脱气剂（安息香）、填料（硫酸钡）等， 充分混勻后进行擦融挤出,挤出片冷却后经破碎、粉 碎、过筛，即为粉末涂料。

 

1.4.2改进的生产工艺将一定量的环氧树脂和 含有双酚A的有机脲类低温固化剂的混合产物进 行粉碎,然后加人颜料、填料及其他助剂等，经充分 混勻后进行培融挤出。

 

2结果与讨论

 

21环氧树脂固化反应的红外光谱分析

 

为了检测树脂与有机脲类固化剂的反应情况， 确定树脂与固化剂的反应类型，对环氧树脂、含有双 酚A的有机脲类固化剂、环氧树脂和含有双酚A的 有机脲类固化剂固化反应后所得到的产物分别进行 红外光谱分析，得到的谱图见图1、图2、图3。

 

图1显示，1 610,1 510,1 459 cm—1处为苯环骨 架振动特征吸收峰;830，770 cm—1处显示苯环为对 万方数据

位二取代苯环;1 380,1 367 cm—1处为偕二甲基双峰 的特征吸收峰;在3 000 ~2 800 cm —处出现4个吸 收峰，说明甲基和亚甲基同时存在;1 250 cnT1处为 芳香族醚类C—0的伸缩振动吸收峰;3 365 cm-1处 为羟基和N —H键的吸收峰；1 647 cnT1处为 C=0键伸缩振动吸收峰(酰胺I带）；1 544 cm'1 处的吸收峰是由于C一N键伸缩振动和N—H键弯 曲振动之间偶合造成的（酰胺n带）。根据这些吸 收峰，可以确认该物质为含有双酚A的有机脲类化 合物。

 

 

处为芳香族醚类C一0的对称和不对称伸缩振动吸 收峰。在3 000 ~2 800 cm—1处出现4个吸收峰,说 明甲基和亚甲基同时存在;1 380,1 367 cm—1处为偕 二甲基双峰的特征吸收峰。从而判断该物质为双酚 A型环氧树脂。

 

图3显示，914 cm-1处环氧基的特征吸收峰消 失;观察到1 647 cnT1处(酰胺I带）的吸收峰，却观 察不到1 544 cm—1处(酰胺II带）的吸收峰。可知， 仲酰胺基团的N—H键消失，3 365 cnT1处不存在 N—H键的吸收峰，只存在羟基的吸收峰。说明有 机脲类化合物的仲酰胺基团与环氧基发生反应，从 而使有机脲类化合物成功接枝到环氧树脂上。环氧 树脂和有机脲发生了交联固化，能够形成很好的网络结构。