芳香胺與(yu) 鋅離子絡合物在粉末塗料中的消光作用探究免責聲明：部分資料來源於(yu) 網絡，轉載的目的在於(yu) 傳(chuan) 遞更多信息及分享，並不意味著讚同其觀點或證實其真實性，也不構成其他建議。僅(jin) 提供交流平台，不為(wei) 其版權負...
芳香胺與(yu) 鋅離子絡合物在粉末塗料中的消光作用探究
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摘要：2-巰基並噻唑鋅（ZMBT）在粉末塗料的消光體(ti) 係中應用廣泛，本文對其消光的結構模型提出如下假設：“環氧樹脂固化劑＋鋅離子”結構模型可用作環氧樹脂粉末塗料消光，並根據該假設合成了兩(liang) 種芳香胺4,4-二氨基甲烷（DDM）、4,4-二氨基二碸（DDS）與(yu) 氯化鋅的絡合物，對比了兩(liang) 種芳香胺以及相應的鋅鹽絡合物與(yu) ZMBT的消光效果。結果表明兩(liang) 種絡合物在粉末塗料中均具有與(yu) ZMBT類似的消光效果，但與(yu) 其他消光物質複配無法得到更低的塗膜光澤。
1 前言
以2-巰基並噻唑鋅（ZMBT）為(wei) 基礎建立的粉末塗料消光體(ti) 係目前應用為(wei) 廣泛；該體(ti) 係消光效果穩定，光澤可調性強，同時具有優(you) 異的抗黃變性能，但粉末塗料儲(chu) 存穩定性欠佳。ZMBT由2-巰基並噻唑（MBT）在堿性條件下與(yu) 鋅離子複分解而成[1]，其中MBT可以與(yu) 環氧基發生開環加成反應[2]，可作為(wei) 環樹脂的固化劑或固化促進劑。為(wei) 了探究芳香胺鋅鹽對粉末塗料的消光機理，我們(men) 提出如下假設：是否環氧樹脂的固化劑與(yu) 鋅離子結合後就有可能達到消光作用？
基於(yu) 上述假設，我們(men) 選取兩(liang) 種芳香胺類環氧樹脂固化劑：4,4-二氨基甲烷（DDM）和4,4-二氨基二碸（DDS），其中DDM反應性較強，可直接固化粉末塗料用E-12環氧樹脂，DDS活性較弱，可與(yu) 液體(ti) 環氧反應，而且兩(liang) 種芳香胺都能與(yu) 鋅離子有效絡合[3]。因此本文設計合成了上述兩(liang) 種環氧樹脂固化劑與(yu) 鋅離子的絡合物（如圖1所示），對比了兩(liang) 種芳胺類固化劑以及相應的鋅鹽絡合物與(yu) 傳(chuan) 統2-巰基並噻唑鋅體(ti) 係的消光效果。
2 實驗部分
2.1 原料
氯化鋅（分析純），乙醇（95%），DDM，DDS，ZMBT，二甲基二硫代氨基甲酸鋅（ZDEC，熔點250°C），環氧樹脂E-12，新中法50/50聚酯P5086，安徽神劍50/50聚酯SJ3#B，育霖聚酯YL5050，鋁鹽，消光鋇，增光劑，流平劑，安息香，炭黑等均為(wei) 工業(ye) 級。
2.2 實驗設備
三口燒瓶（500mL），帶磁力攪拌油浴加熱鍋，抽濾裝置，雙螺杆擠出機，高壓靜電噴塗設備，恒溫鼓風烘箱，塗膜測厚儀(yi) 、光澤儀(yi) 、塗膜衝(chong) 擊器、金相顯微鏡等。
2.3 DDM/鋅離子絡合物製備
芳香胺/鋅鹽絡合物的合成過程如下[4]，在燒瓶中加入19.8 g DDM與(yu) 100 mL乙醇，在60℃油浴中攪拌至完全溶解，向溶液中加入14g氯化鋅，立刻析出大量固體(ti) ，繼續攪拌反應30 min後冷卻、抽濾、洗滌，50℃烘箱幹燥2h得到30 g淡黃色粉末狀固體(ti) ，即DDM/Zn2+絡合物，產(chan) 率88.7%，熔點320 ℃。
2.4 DDS/鋅離子絡合物製備
在燒瓶中加入24.8 g DDS與(yu) 100 mL乙醇，在60 ℃油浴中攪拌至完全溶解，向溶液中加入14 g氯化鋅，攪拌反應2h後冷卻、抽濾、洗滌，50℃烘箱幹燥2h得32 g白色粉末狀固體(ti) ，即DDS/Zn2+絡合物，產(chan) 率82.3%，熔點315℃。
2.5 粉末塗料及塗層製備
將實驗用樹脂，固化劑填料等按配方量充分混合均勻，經過融入擠出→冷卻壓片→粉碎→過篩→粉末塗料，然後經過靜電噴塗在馬口鐵板上，厚度控製在70~90 μm，經200℃/12 min固化得到塗膜。
3 結果與(yu) 討論
3.1 固化環氧樹脂消光
根據表1的數據，四種鋅離子絡合物均可較好地固化環氧樹脂，塗膜衝(chong) 擊性能良好；從(cong) 可看出，ZMBT，DDM/Zn2+，DDS/Zn2+固化後產(chan) 生平整的消光表麵，微觀的表麵形貌很接近，符合假設。
ZDEC不是環氧樹脂固化劑與(yu) 鋅離子的結合而成，不符合“環氧固化劑＋鋅離子”結構模型，之所以能固化環氧樹脂，是因為(wei) ZDEC中的鋅離子；氯化鋅是一種路易斯酸，本身可促進環氧開環反應，但反應速度過快不宜單獨使用[3]，ZDEC中的配體(ti) 改變了鋅離子的反應性使ZDEC可固化環氧樹脂；塗膜表麵形貌皺紋的原因可能是固化反應速度過快；而消光作用是因塗膜的皺紋效果產(chan) 生的。
ZMBT，DDM/Zn2+，DDS/Zn2+固化環氧樹脂膠化時間差別較大，這剛好同三個(ge) 配體(ti) MBT，DDM，DDS與(yu) 環氧樹脂的反應性順序吻合；DDS反應性弱，所以DDS/Zn2+固化環氧膠化時間長；MBT反應性強，ZMBT膠化時間短。
3.2 混合體(ti) 係消光
根據表2中的數據，ZMBT，DDM/Zn2+，DDS/Zn2+在混合體(ti) 係中可實現有效消光，可降低10%左右的光澤且表麵平整；從(cong) 圖3顯微鏡照片上可以直觀的看出來；空白組(a)表麵形貌較平整，而DDM(b)、ZMBT(c)、DDS(d)均能改變塗膜表麵的微觀粗糙度，產(chan) 生更密集更深的“小孔”，從(cong) 而消光。因ZDEC不符合“環氧固化劑＋鋅離子”結構模型，所以不能在混合體(ti) 係產(chan) 生消光作用；
因為(wei) 鋅離子化合物可認為(wei) 是環氧樹脂的協同固化劑，其熔點較高，從(cong) 而延長了環氧樹脂的固化時間；所以ZMBT，DDM/Zn2+，DDS/Zn2+加入混合體(ti) 係配方中，膠化時間均高於(yu) 其對應的空白組。其中ZMBT對固化時間的影響弱，而DDS/Zn2+對固化時間的影響明顯，從(cong) 空白組的225 s延長到300 s；膠化時間的差異是由MBT，DDM，DDS與(yu) 環氧基反應速率差別所致，這可能將終影響鋅離子化合物的複配消光性能。
由於(yu) DDM/Zn2+、DDS/Zn2+較ZMBT反應性弱，粉末塗料膠化時間長，僅(jin) ZMBT與(yu) 鋁鹽複配能產(chan) 生明顯的增益消光效果，DDM/Zn2+與(yu) 鋁鹽複配後光澤反而升高。
4 結語
本文從(cong) 三個(ge) 層次來驗證符合“環氧固化劑＋鋅離子”模型可消光的假設。①固化環氧樹脂消光；②混合體(ti) 係消光；③複配增益消光；在消光作用上4,4-二氨基甲烷（DDM）、4,4-二氨基二碸（DDS）不符合第三個(ge) 層次的要求，由於(yu) 配體(ti) 的反應性不同，MBT顯然是更“適合”的與(yu) 鋅離子結合的環氧固化劑；本文驗證了“環氧固化劑＋鋅離子”結構模型消光的可行性，有助於(yu) 理解ZMBT在粉末塗料中的消光作用機理。
