原子转移自由基聚合技术及其在环保型汽车修补涂料中的运用

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1、一车用涂料·电泳涂料一原子转移自由基聚合技术及其在环保型汽车修补涂料中的运用作者：倪娟(阿克苏诺贝尔新劲汽车修补漆(苏州)有限公司——常州分公司，江苏常州213022)摘要：阐述了现代涂料色浆研磨技术的重要性与现状．原子转移自由基聚合(ATRP)的概念、原理与特点．以及这些特点的宏观与微观表征方法。重点讲述了原子转移自由基聚合(ATRP)所合成的分散剂在环保型汽车修补涂料中的运用。特别是在高固体分高浓色母中与普通型分散剂的运用比较分析与优势显示；同时也简单介绍了原子转移自由基聚合(ATRP)在水性汽车修补涂料中的运用前景。关键词：原子转移自由基聚合：分散剂：环保型汽车修补涂料：高浓色母

2、0引言随着人们对环保的日益重视，近年来我国涂料业内人士不断在技术、工艺上寻求创新突破，追求高品质的涂料。中国涂料工业正和世界涂料工业一起朝着大型化、专业化、节能高效化、绿色环保化的方向发展。颜色作为涂料的主要组成部分之一，也正在经历着一步步的董新。通用高浓色母的制备和使用，极大地解决了各种涂料色浆品种繁多、使用麻烦、贮存困难的缺陷和问题。通常，现在通用传统色漆的制备方法有如下几种：(1)混色研磨：即用成膜树脂混合研磨各种颜料。这种方法颜色精确度低，缺乏灵活多变。(2)分色研磨：用研磨树脂研磨单个颜料，再加人特定的涂料体系中调色。这是传统的色浆制备方法，也是目前最常用方法。这种方法具有质

3、量稳定的优点，但由于研磨树脂与各种不同体系存在相容的问题，使用性比较局限，因此这用方法要求色浆品种繁多，贮存空间大，固定成本消耗高，而且色浆研磨的时间比较长，能耗比较高。(3)微脂色浆：国内国外比较领先一点，普遍采用高分子聚丙烯酸酯型或高分子聚氨酯型分散flUl]0上通用分散树脂，制备能用于多个体系的高浓色母。这用方法生产灵活、成本低、颜色展色性好，但色母中添加的树脂毕竟还是有着相容性的局限，加人不同体系时会影响漆膜的一些性能，配方的调整性受限。(4)无树脂色浆：采用分散剂及溶剂(或水)直接研磨颜料。这种色浆几乎适用于所有的涂料体系。它又有着微脂色浆的所有优势又避免了微脂色浆的缺陷，可

4、基本用于所有常规的树脂体系中，这是现在涂料业内追圃求的方向。无树脂色浆有着许多优点，但国内外的研究文献并不多见。事实上，无树脂的色浆这种方法并没有被大规模的采用和运用，这有两点原因：一与分散剂的研发有着很大的关系。若分散剂没有广泛的相容性、优异的颜料润湿分散性，很难配制成高浓色浆。二与全面使用测试有关。色浆与各种树脂的匹配性，高浓色母的稳定性和调人性等等都要有详细而专业的考察。目前市售丙烯酸酯类的分散剂主要是无规丙烯酸共聚物。通常的做法是在丙烯酸共聚物中引进对颜料表面有吸附作用的单体，如(甲基)丙烯酸；(甲基)丙烯酸二甲氨基乙酯；乙烯基毗咯烷酮等。这类共聚物由于是无规共聚，它的缺点就是

5、即使对生产设备和操作工艺控制很严密的情况下，不同批次间对颜料的分散性和色相仍然会有影响。此外这种分散剂的研磨和稳定都需要较长时间，耗费大量的人力物力。活性可控自由基聚合的超分散剂具有分子结构与相对分子质量的可控性比较好，聚合物的相对分子质量分布比较窄以及广泛的相容性，对各种不论是无机还是有机颜料都具有很好的亲和性和分散性，用其制备的高浓色母具有很高的颜料浓度、很低的黏度及很细的粒径和集中的粒径分布，其色母还具有较好的贮存稳定性和优异的可调性，能适用于不同的树脂体系中。这种色母真正体现了高品质、通用性、经济性(高颜料含量)以及配方可调性强、市场反应速度快的优点。而原子转移自由基聚合(AT

6、IRP；AtOm2011年7月广州69i；富；耸：原子转移自由基聚合技术厦其在环保型汽车修补涂料中的运用●—r_TransferRadicalPoIymerzaton)．是属于活性可控自由亘聚合中梯度共罪中田种，其具有介于无规共聚和嵌段姓聚韧之阎非同寻常曲结构，并}．起越来越善的研究与关注，基头聚物中均匀分布的分子链间的檐互作用含有效增加其相界面亲和力，可展现重宽的界面覆盖范围，降低界面张力．是一柙比无规或接拄嵌段托聚物重有效的高分子增客剂和滁料分敞剂。另外，研究表明，在聚合翱材料中无规共聚物只有个单目狭窄的玻璃化转变日，它的Tg出I见在二个均聚物的Tg之间，且峰型比较尖锐。而嵌殴妊幕

7、轫则是明显的二个rg且窄的玻璃化转变日，返2rTg分别归属于二个不同的崩殷。说明这二个嵌鼹之间的微相分离是明显的，而只有梯度缺聚物才具有单一且宽的玻璃化转变区．这转娈区能跨醛到相应的均聚物Tg，同时其玻璃化转变区的宽庭能通过梯度组成和单体含置进行渭节，而在涂料系统中只有这种不完全的槭相分离才使犟宕物材料达到恰到好处的性能要求，呈现较好的戚膜性能与广泛的相客I生。1合成机理原子转移自由基聚合(ATRP)是201U纪9。年代由美国卡内基一橱隆大学的