2. 2 环氧-丙烯酸热变色涂料的性能测试

环氧-丙烯酸热变色涂料的性能测试见表3。

3 结果与讨论

3. 1 环氧树脂的类型( 环氧值) 对乳液性能的影响

3. 1. 1 对乳液粘度的影响

在环氧-丙烯酸乳液中, 环氧树脂的类型对乳液的性能影响很大, 环氧值与乳液粘度之间的关系见图1。由图1 可看出, 随着环氧值的增加, 参与酯化反应的环氧基团越多, 交联程度越大, 产物分子量也越大, 乳液的粘度也随之变大。对于溶液来说, 随着溶液中聚合物的分子量增加, 出现分子链的缠结和缔联, 从而使溶液的粘度增加。但对于乳液来说, 其粘度是由乳粒间的相互碰撞和微弱的作用力决定的。环氧丙烯酸乳液的乳粒结构为羧基基团存在于乳粒的表面以使乳粒稳定 。乳粒的中心是由不溶于水的环氧链组成的,当环氧值增加时, 参与反应的羧基量增加, 乳粒表面剩余羧基量减少, 乳粒之间的排斥力变弱, 乳粒间的碰撞几率增加, 所以粘度增加。但环氧值太小对乳液的其它性能也有影响, 实验证明, 佳的环氧值是0. 037 克当量/ l00g。

3. 1. 2 对水溶性的影响

影响环氧-丙烯酸乳液的主要因素是剩余的羧基含量。羧基含量越多, 与胺中和后形成的离子越多, 水溶性越好, 环氧树脂的环氧基几乎全部酯化,因此环氧值越小, 与丙烯酸预聚物反应后剩余的羧基含量越多, 稳定性和水溶性越好。图2 是环氧值与乳液酸值之间的关系。由图2可见, 随着环氧值的增加, 聚合物酸值下降, 羧基含量减少, 导致水溶性变差。

3. 1. 3 对乳液贮存稳定性的影响

随着环氧值的增大, 乳粒表面羧基的浓度变小,聚合物水溶性变差。因此乳粒之间相互结合形成大的乳粒, 使乳粒粒径变大。乳粒粒径大, 其比表面积就小, 乳粒间相互碰撞的几率就小, 因此稳定性好即环氧值增加, 乳液稳定性好。由实验也观察到, 环氧值低于0. 03 克当量/ 100g 的乳液, 放置不到2 个月就出现分层现象。但环氧值过大, 其表面的羧基浓度太小, 水溶性差, 从而造成漆膜施工时的流平性差, 涂膜不均匀。

3. 2 环氧树脂用量对乳液稳定性的影响

环氧树脂虽可溶于丙烯酸酯类单体中, 但与丙烯酸树脂的相溶性较差。环氧树脂加入量大, 在聚合反应后期, 会出现丙烯酸树脂与环氧树脂分层现象, 影响乳液的稳定性。其两者比例控制为1: 1。

3. 3 甲基丙烯酸含量对乳液性能的影响

3. 3. 1 对乳液粘度的影响

甲基丙烯酸含量的降低, 乳粒表面羧基含量减少, 乳粒变大, 乳粒的比表面变小。乳粒间的碰撞几率下降, 乳液的粘度下降。
3. 3. 2 对乳粒粒径及乳液贮存稳定性的影响

随着甲基丙烯酸含量的增加, 乳粒的粒径逐渐变小。实验证明, 含羧量从35% 增加到50% 时, 乳液粒径大约降低3~ 5 倍。当甲基丙烯酸含量减少,乳粒的粒径变大, 环氧丙烯酸的水溶性变差, 乳液贮存稳定性变差, 实验中我们观察到, 含甲基丙烯酸低于35% 的乳液, 在放置不到1 个月就出现分层。

3. 4 变色机理

热变色涂料是通过涂料加热到一定温度时, 涂料中的热敏材料发生某些物理变化或化学变化, 导致分子结构、分子形态变化, 从而引起颜色变化。无机热变色材料在一定温度下其晶格会发生位移, 即有一种晶型变为另一种晶型而导致颜色改变; 当冷却到一定温度后, 晶格又恢复原状, 颜色也随之复原。而另一些物质, 由于含有结晶水, 当其受热后失去结晶水而改变颜色, 冷却后能从空气中吸收水分形成结晶水而恢复原色 。本研究所制备的热变色涂料是依据其中的热变色材料在温度改变时发生结晶水的变化而变色的。

3. 5 变色温度试验

为了考察涂料的变色温度, 将制成的涂料放于干燥箱内, 控制干燥箱内的温度为24 ℃ 、45 ℃ 、91℃ 、95℃ , 每次保温15min, 其颜色变化情况见表4。