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變壓器涂裝設(shè)備中用氨基烘漆的研制

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2021-06-17 19:40

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0 引言
 
氨基烘漆是變壓器防護(hù)涂料的重要品種之一，目前該行業(yè)使用的氨基烘漆烘烤溫度一般均在100 ℃以上，甚至高達(dá)180 ℃以上，固化時(shí)間一般為60～120 min，甲醛釋放量較大，有明顯的刺鼻味道。隨著社會(huì)的發(fā)展，人的健康和能源的節(jié)約被更多的人所關(guān)注，本文針對(duì)傳統(tǒng)氨基烘漆固化溫度高、固化時(shí)間長(zhǎng)以及甲醛釋放量較大等幾方面進(jìn)行改進(jìn)工作。
 
本文通過氨基樹脂、催化劑、穩(wěn)定劑以及溶劑的選擇以及用量的優(yōu)化，制備了各項(xiàng)性能良好的氨基烘漆，降低了氨基烘漆的固化溫度，減少了固化時(shí)間，而且該氨基烘漆的甲醛釋放量明顯降低。固化溫度的降低和固化時(shí)間的減少，降低了氨基烘漆對(duì)使用條件的要求，擴(kuò)大了施工窗口，為氨基烘漆擴(kuò)大市場(chǎng)應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)；甲醛釋放量明顯降低使氨基烘漆向環(huán)保又邁進(jìn)了一步。
 
1 試驗(yàn)部分
 
1.1 主要原材料
 
氨基樹脂，羥基醇酸，催化劑，穩(wěn)定劑，分散劑，流平劑，消泡劑，流變劑，均為工業(yè)品。
 
1.2 制備工藝
 
將羥基樹脂、顏填料、分散劑、消泡劑、流平劑及適量稀料攪拌均勻，研磨至細(xì)度≤25μm，待漆料溫度降至30 ℃以下后，依次加入穩(wěn)定劑、氨基樹脂及催化劑，攪拌均勻，最后于攪拌下加入流變助劑，并確保其分散均勻后包裝。
 
1.3 性能檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)
 
黏度：GB/T 1723，附著力：GB 1720，擺桿硬度：GB/T 1730，耐沖擊性：GB/T 1723，柔韌性：GB/T 1731。
 
2 結(jié)果與討論
 
氨基樹脂對(duì)提升漆膜的光澤、硬度、耐化學(xué)品等性能有著非常重要的作用。雖然氨基樹脂在氨基漆中所占比例較小，但氨基漆性能的改善是通過調(diào)節(jié)它的用量和品種來(lái)實(shí)現(xiàn)的。氨基樹脂帶來(lái)優(yōu)異性能的同時(shí)，也帶來(lái)危害人們健康的甲醛，氨基樹脂帶來(lái)甲醛的方式有2種，1）氨基樹脂本身含有一定量的甲醛，2）氨基樹脂固化過程產(chǎn)生甲醛。為了降低氨基漆生產(chǎn)和固化過程產(chǎn)生甲醛的量，需要做兩項(xiàng)工作，首先選擇甲醛含量低的氨基樹脂，其次在固化過程中通過抑制相關(guān)反應(yīng)的發(fā)生。
 
氨基烘漆的固化溫度和時(shí)間對(duì)能源的需求和施工的便利性也帶來(lái)了負(fù)面影響，在體系中加入催化劑可以降低固化溫度和固化時(shí)間，但是催化劑的加入對(duì)氨基漆的貯存穩(wěn)定性帶來(lái)了不利影響，為了消除這種不利因素，在氨基漆中引入了穩(wěn)定劑，使氨基漆具有良好貯存穩(wěn)定性的同時(shí)還具有較低的固化溫度和較短的固化時(shí)間。
 
溶劑體系作為貯存介質(zhì)對(duì)氨基漆的穩(wěn)定性也有一定的影響。
 
因此本文對(duì)氨基樹脂、催化劑、穩(wěn)定劑以及溶劑的種類和用量對(duì)氨基漆的影響進(jìn)行了討論，并且通過試驗(yàn)確定了它們的型號(hào)以及在氨基漆中的最佳用量。
 
2.1 氨基樹脂的型號(hào)和用量對(duì)氨基烘漆甲醛釋放量及性能的影響
 
大氣環(huán)境中甲醛的含量對(duì)施工人員有較大影響，甲醛對(duì)施工人員的身體健康影響見表1。
 
 
氨基樹脂中所含游離甲醛和氨基樹脂固化過程產(chǎn)生的甲醛是氨基烘漆施工固化過程中釋放甲醛的主要來(lái)源，因此，氨基樹脂品種的選擇是降低氨基烘漆甲醛釋放量的主要手段。選擇不同的氨基樹脂對(duì)氨基烘漆的影響也不盡相同，為此就市售的幾種產(chǎn)品比較甲醛的釋放量以及對(duì)氨基烘漆性能的影響，分別見由表2可知，582及582-2氨基樹脂中游離甲醛含量較高，不宜采用，其余3種氨基樹脂游離甲醛含量較低，可考慮使用。
 
此外，氨基樹脂中官能團(tuán)的種類和含量是氨基烘漆施工過程中釋放甲醛的重要來(lái)源之一，一般氨基樹脂的活性官能團(tuán)為烷氧基、亞氨基和羥甲基，其中，羥甲基在漆膜固化時(shí)易發(fā)生脫甲醛反應(yīng)：~N(CH2OCH3) CH2OH→ ~NHCH2OCH3+HCHO。
 
目前市售氨基樹脂中的917、717及525三種型號(hào)的主要官能團(tuán)為烷氧基和亞氨基，使用這幾種氨基樹脂制備的氨基烘漆在固化時(shí)釋放甲醛很少，因此使用這三種氨基樹脂進(jìn)行配漆試驗(yàn)，配制的氨基烘漆性能見表3。
 
 
 
 
由表3可以看出：使用917氨基樹脂，漆膜硬度低，故不宜采用；使用525氨基樹脂和717氨基樹脂，漆膜綜合性能較好，二者均可用于低溫固化氨基漆中；氨基樹脂用量以醇酸樹脂量的30%左右為宜，用量過小，漆膜交聯(lián)密度不夠，造成硬度低；反之，則硬度過高，不耐沖擊，且成本上升。
 
2.2 催化劑的選擇
 
氨基烘漆固化時(shí)，氨基樹脂與基體樹脂主要發(fā)生下列2種交聯(lián)反應(yīng)：
 
~NCH2OR + NH~→ ~N CH2N~ + ROH（自交聯(lián)）
 
~NCH2OR+HOR，→~NCH2OR，+ROH（與基體樹脂交聯(lián)）
 
為了降低氨基烘漆的固化溫度，僅使用高活性氨基樹脂不能滿足要求，因此需要加入催化劑來(lái)降低涂層的固化溫度，H+對(duì)氨基烘漆交聯(lián)固化反應(yīng)起催化作用，因此引入酸性催化劑來(lái)降低漆膜交聯(lián)固化溫度，將氨基烘漆的固化溫度降低到（90±2） ℃，選擇不同的H+催化劑，驗(yàn)證不同催化劑以及用量對(duì)涂層新能的影響，結(jié)果見表4。
 
 
注：KC顏色近水白，HAH、2403呈紅棕色
 
由表4可以看出，催化劑的催化效果按KC、HAH、2403依次減弱；2403催化效果較差，且顏色深，放棄；KC用量較大，但色淺，宜用于淺色漆；相反，HAH用于深色漆。
 
2.3 穩(wěn)定劑的選擇
 
高活性氨基樹脂和催化劑的引入，雖然對(duì)于降低氨基烘漆的固化溫度帶來(lái)非常好的效果，但是也帶來(lái)了極大的負(fù)面影響，主要表現(xiàn)在貯存穩(wěn)定性變差。對(duì)于這種情況，往往采用一種手段，就是采用穩(wěn)定劑對(duì)酸催化劑進(jìn)行封閉，封閉之后形成潛催化劑，在烘烤條件下，潛催化劑發(fā)成分解，酸催化劑產(chǎn)生功效，完成對(duì)漆膜固化過程中的催化作用，這類穩(wěn)定劑在提高氨基烘漆的貯存穩(wěn)定性的同時(shí)，對(duì)催化劑的催化固化效果沒有造成明顯影響，選擇不同的穩(wěn)定劑對(duì)氨基烘漆的性能帶來(lái)不同的影響，具體結(jié)果見表5。
 
由表6可以看出，溶劑體系中當(dāng)二甲苯比例較高時(shí)，漆在貯存時(shí)黏度上升速度較快，不利于貯存穩(wěn)定性；丁醇比例升高時(shí)，漆在貯存時(shí)黏度上升速度較慢，貯存穩(wěn)定性明顯改善；經(jīng)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)溶劑體系采用二甲苯∶丁醇=7∶3，在保證貯存穩(wěn)定性的同時(shí)，使黏度也適當(dāng)。
 
2.5 氨基烘漆固化溫度、時(shí)間對(duì)涂層性能影響
 
氨基烘漆使用高活性氨基樹脂和催化劑前后（簡(jiǎn)稱使用前、后），在不同的烘烤固化條件下，漆膜的性能見表7。 
 
 
由表7可以看出，在相同的烘烤溫度下（如1#與3#），高活性氨基樹脂使用后要較使用前需要較短的烘烤時(shí)間，即只需消耗較少能量；烘烤時(shí)間相同時(shí)（如1#與4#），高活性氨基樹脂使用后要較使用前需要明顯較低的烘烤溫度（如90 ℃），一般烘烤設(shè)備只需蒸氣加熱即可，不需電加熱，減少了不安全因素。
 
3 結(jié)語(yǔ)
 
通過氨基樹脂、催化劑、穩(wěn)定劑以及溶劑的選擇以及用量的優(yōu)化，制備了各項(xiàng)性能良好的氨基烘漆，制備的氨基烘漆的固化溫度降低到90 ℃，固化時(shí)間減少到30 min，而且該氨基烘漆的甲醛釋放量明顯降低。固化溫度的降低和固化時(shí)間的減少擴(kuò)大了施工窗口，為氨基烘漆擴(kuò)大市場(chǎng)應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)；該氨基烘漆的甲醛釋放量明顯降低，使氨基烘漆向環(huán)保又邁進(jìn)了一步。