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      新型光穩定劑應用于水性環氧涂料的研究

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      新型光穩定劑應用于水性環氧涂料的研究
      楊永吉,黃世承,宋宇書,邱曉芳,簡智嫻,黃耀興( 臺灣永光化學工業股份有限公司,臺北106)

      環氧樹脂因具有附著力強、優異機械性能和抗滲透等功能,而普遍應用于工業涂料。但環氧樹脂也具有明顯的缺點: 當其暴露在室內光線或自然太陽光時,顏色容易變化,這是因為當環氧樹脂受到UV 光長期照射時,其結構在含氧的環境下很容易斷鍵降解,產生發色機團( 如圖1 所示) ,而導致樹脂變色、褪色。在環氧樹脂材料中添加光穩定劑,可以有效地減少變色、褪色、龜裂、粉化和光澤保持率下降等問題。
      環氧樹脂光降解途徑
      隨著人類對環境保護日益重視,環氧樹脂的水性化是發展趨勢和國內外研究的熱點。適用期短是水性環氧體系的主要缺點,當超過試用期時,涂料性能會改變很大,因此,延長其適用期有很重要的價值,新型非離子型水性環氧固化劑可以提高其適用期,但涂裝后延長涂層使用壽命需要使用光穩定劑,預防光降解的產生。光穩定劑包括紫外線吸收劑( UVA) 和受阻胺光穩定劑( HALS) ,紫外線吸收劑的功能是吸收紫外線轉換成熱能散發掉; 受阻胺光穩定劑的功能是捕捉自由基,防止降解發生。目前,關于如何解決水性環氧涂料光降解的研究很少,因此本研究將不同類型光穩定劑于不同類型溶液中進行分散過濾試驗,最后篩選出最佳產品進行人工加速老化試驗,以了解并有效地改善水性環氧涂層的耐久性。
       
      1 實驗
      1. 1 實驗原料
      水性環氧樹脂( POLYPOX E403) 、水性環氧固化劑( POLYPOXIH 7005W) : 工業級,陶氏化學工業股份有限公司; 水性環氧光穩定劑( EVERSORB EP5) : 工業級,臺灣永光化學工業股份有限公司; 光穩定劑EP - A、EP - B: 有機高分子,自制。
      1. 2 實驗設備
      水流抽氣機: 廠牌EYELA/型號A - 3S; 濾紙: 廠牌ADVANTEC/型號2# ; 耐黃變試驗機: 廠牌Q Panel /型號QUV/Basic; 色差儀: 廠牌MINOLTA/型號CM - 3500d。
      1. 3 實驗方法
      1. 3. 1 分散過濾試驗
      ( 1) 以水為溶劑混合不同類型光穩定劑
      稱取10 g 不同類型光穩定劑,加入100 g 去離子水中,混合攪拌5 min 后,將溶液倒入含2# 濾紙的水流抽器機抽濾后,于60 ℃烘干后稱質量,計算其在濾紙上的殘留率( R) ,光穩定劑如表1 所示。
      表1 不同類型光穩定劑
      表1 不同類型光穩定劑
      ( 2) 以水性環氧涂料為溶劑混合不同類型光穩定劑
      稱取10 g 不同類型光穩定劑( 見表1) ,加入100 g 水性環氧涂料中,混合攪拌5 min,再將溶液倒入含2# 濾紙的水流抽器機抽濾后,在60 ℃烘干后稱質量,計算其在濾紙上的殘留率( R) 。
      1. 3. 2 人工加速老化試驗前配方的配置
      稱取不同量水性光穩定劑EVERSORB EP5,混合水性環氧固化劑( POLYPOX IH 7005W) 和水,攪拌5 min 后再混合水性環氧樹脂( POLYPOX E403) 。
      1. 4 檢驗方法
      1. 4. 1 試材涂裝
      將配置好的含不同濃度EVERSORB EP5 的水性環氧涂料噴涂至10 cm × 7 cm × 0. 1 cm 鐵制試片,室溫干燥2 h。
      1. 4. 2 人工加速老化試驗
      按ASTM G154—1( 2006 年改版, 340 nm, 60 ℃,8 h UV 光照/50 ℃,4 h 凝結) ,利用色差儀觀察加速老化試驗過程變化。
       
      2 結果與討論
      2. 1 在水和水性環氧涂料中分散效果最好的光穩定劑的篩選
      本研究是利用實驗設計測試參數并分析其結果,且更重要的是利用其中的“篩選設計”找出哪一類光穩定劑分散最好的關鍵因子。篩選實驗計劃如表2 所示。
      表2 不同類型光穩定劑篩選實驗結果
      不同類型光穩定劑篩選實驗結果
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