掌握胶衣凝胶涂层：成分与品质检验

胶衣树脂

概述

传统的胶衣是一种着色的合成聚酯涂料，常用于室温下的开模成型工艺。胶衣涂覆于模具表面，最终成为成品不可或缺的一部分。它不仅赋予产品耐用性和美观，还能保护部件免受环境侵蚀。

传统胶衣由多种成分组成，包括聚合物、活性单体、颜料、填充剂、触变剂、促进剂以及特殊添加剂。这些特定材料的种类和比例对胶衣在生产环境和最终应用中的性能有显著影响。

聚酯聚合物的特性取决于其原材料（酸和二元醇）。所有聚酯聚合物含有不饱和酸组分，通常是顺丁烯二酸酐。这种不饱和性为单体提供了反应位点，即交联点。胶衣所用的聚酯聚合物还含有饱和酸组分，通常是间苯二甲酸，它赋予胶衣卓越的耐候性、防水性和耐化学性。

单体在胶衣中有双重作用：一是与聚合物中的反应位点交联，形成交联热固性材料；二是降低胶衣粘度，增强可操作性。常用的单体包括苯乙烯和甲基丙烯酸甲酯(MMA)。单体的种类和比例会影响闪点、蒸发率、体系反应、耐候性等特性。安全法规限制了可用于胶衣的单体类型和/或数量。

填充剂用于赋予胶衣特定特性，并影响喷涂性能。它能改变胶衣的固化物理特性，影响抗水性和耐候性，可能导致颜色变化和垩化。常见的填充材料有碳酸钙、云母和氢氧化铝。

胶衣被设计成具有触变性，即粘度随剪切率变化。在喷涂过程中（高剪切操作），胶衣应具有较低粘度；而在模具内（低剪切条件下），胶衣应恢复高粘度以防止流挂。

触变性通过添加触变剂实现，这些材料与聚酯聚合物形成氢键网状结构。高剪切下网状结构破裂，降低粘度；剪切结束后网状结构恢复，粘度增加。恢复速度越快，流挂可能性越低，但气泡产生可能性越高。

胶衣的触变性通常通过测量低剪切和高剪切粘度，并计算其比率（触变指数TI）来评估。

触变剂主要分为两类：发烟硅土和有机粘土。其他触变剂如增效剂用于进一步增强触变结构。

胶衣中的促进剂和抑制剂类型及含量决定了固化性能，包括凝胶时间和铺层时间。凝胶时间需足够长以允许喷涂、气泡释放和流平；铺层时间需足够短以满足生产速率。短凝胶时间可减少欠固化风险，如龟裂，但可能导致预先剥离。

大多数胶衣在室温下使用过氧化物引发剂固化。促进剂，也称加速剂，使过氧化物分解为自由基，攻击聚酯聚合物的不饱和部位，引发与单体的反应。钴是最常用的加速剂。

然而，钴本身不具备固化能力。共促进剂用于增强固化特性，它们能有效缩短凝胶时间和加速固化速率。

抑制剂用于稳定凝胶寿命并控制凝胶时间。在储存或过氧化物添加后，胶衣产生的自由基优先与抑制剂反应。只有当所有抑制剂消耗完毕后，交联或固化过程才开始。

除上述成分外，许多其他添加剂可用于胶衣配方以影响其特性。常见的例子包括除泡剂、紫外线吸收剂和耐候光稳定剂。

颜料用于生产各种颜色的胶衣。特殊颜料不仅决定胶衣的颜色和生产部件，还显著影响其性能特性。

颜料类型和浓度会影响胶衣的覆盖性能（不透明度）。浅色颜料如浅黄、橙、红和深蓝的覆盖性能略逊于深色颜料。使用这些浅色颜料时，高颜料载量可能导致喷涂和固化问题。选择合适的颜料可减少垩化现象，提高耐磨损性涂层的清洁、打蜡和抛光至高光泽性。

胶衣中最常用的颜料是二氧化钛。二氧化钛是白色胶衣的主要颜料，也用于其他颜色颜料的混合。

在生产胶衣过程中，制造商执行多种品质控制测试以确保产品满足最终用户的需求。胶衣的标准品质控制测试包括凝胶时间、粘度、触变指数、重量/加仑、颜色、流挂性、气孔性、颜料分层和不透明度。以下是对每项测试的简要概述：

凝胶时间测量催化树脂从液态转变为固态所需的时间。除特殊情况外，凝胶时间测试在77ºF(25ºC)温度下进行，使用标准9.0%活性氧MEKP引发剂的1.8%，对100克胶衣样品进行测试。100克块状或杯状凝胶是玻璃钢行业凝胶固化特点的标准。这些参数对树脂生产商和最终用户都很重要。

然而，重要的是要明白：在100克块状物中发生的反应与实际应用中的反应并不一致。特别是，100克块状物凝胶更快且达到更高的放热温度。

粘度测量液体材料在阻力下流动的难易程度。材料粘度越高，流动阻力越大。例如，水的粘度较低，比糖浆更易流动。胶衣粘度通常通过Brookfield RV式粘度计（4号轴，4转/分钟）测量。转轴速度会根据胶衣调整。粘度在77ºF(25ºC)下测量，并以泊(cps)表示。

C.触变指数——触变指数表示胶衣粘度与剪切率的相关性。通常，它被视作Brookfield粘度读数的比例（在77ºF(25ºC)下进行2转和20转的RVF4号转轴的对比）。

重量/加仑——重量/加仑是胶衣的密度，也称为磅/加仑。它在77ºF(25ºC)下测量。

为每批胶衣准备颜色板，并与颜色标准进行对比。颜色板也可用于目测评估抗流挂性、气孔/针孔和颜料/树脂分层。

通过在灰白两色图案纸张上涂覆胶衣样品来评估不透明度。改变刮涂棒涂布速度，使图案上胶衣膜出现梯度。目测找到刚好能覆盖图案的点，用千分尺测量此厚度（即覆盖厚度）。所需厚度通常比建议的胶衣覆盖厚度薄。

质量控制数值报告包含在分析证明(COA)上，包括凝胶时间、粘度、触变指数和重量/加仑。