水性丙烯酸氨基烤漆的制備與性能測試

時間：2013-11-25

采用水性丙烯酸樹脂為成膜物質(zhì)，高羥甲基型甲醚化三聚氰胺甲醛樹脂為固化劑，選用合適的助劑和助溶劑，制備了綜合性能優(yōu)異的水性丙烯酸氨基烤漆?？疾炝撕婵緶囟取⒏稍飼r間、固化劑的量及催化劑的量等因素對漆膜性能的影響。

關鍵詞：丙烯酸樹脂；水性丙烯酸樹脂氨基烤漆；制備；測試

測試單位：廣州市鑫英化工科技有限公司莫東華

·引言

2010年，我國VOC的排放量約為1800萬t，其中近1/4來自涂料涂裝行業(yè)。傳統(tǒng)溶劑型涂料大量VOC的排放對環(huán)境和人類身體健康造成了一定程度上的危害。隨著人類對其危害性的認識和對環(huán)境保護的重視，**紛紛出臺法規(guī)嚴格限制VOC的排放，如歐盟Directive.99/13/CE法規(guī)，德國AT-luft法規(guī)（大氣凈化法，1992），美國的66法規(guī)，CAA(空氣潔凈法，1970）、CAAA（空氣潔凈法修正案，1990）[1]；我國從20世紀80年代開始也陸續(xù)制定了一些環(huán)保法規(guī)，目前，我國涂料行業(yè)"十二五"規(guī)劃明確提出"限制規(guī)模以下（年銷售量2000噸以下）生產(chǎn)企業(yè)的建立，環(huán)境友好型涂料的準入門檻可以恰當放低"。水性涂料、無溶劑涂料、高固體份涂料、UV光固化涂料和粉末涂料等是未來涂料工業(yè)發(fā)展的主要方向。

水性丙烯酸氨基烤漆由于具有高光澤、硬度、保色保光、耐熱等優(yōu)點成為重要的工業(yè)涂料[2-4]，廣泛應用于汽車、家電、包裝桶、自行車、縫紉機、訂書機、書架等制品行業(yè)，起到金屬裝飾和保護作用。然而，機遇和挑戰(zhàn)并存，水性漆主要以水為分散介質(zhì)，雖然具備低污染、低毒、阻燃和價格低廉等諸多優(yōu)點。但是其表面張力大、汽化潛熱大、溶解力有限、制作工藝、施工工藝、助劑的選擇和搭配等諸多直接和間接因素都會造成水性烤漆引起氣泡的現(xiàn)象，簡稱為起泡。氣泡大的為巨泡，小的為微氣泡，漆膜的表面缺陷主要表現(xiàn)為爆孔、毛刺、痱子和針孔等現(xiàn)象。為此，本文從樹脂的特性和選用，消泡劑、流平劑、助溶劑的搭配以及烘烤溫度、干燥時間、固化劑和催化劑的量對漆膜性能的影響多角度考察，展開了水性丙烯酸氨基烤漆的實驗工作，制備了綜合性能優(yōu)異的水性丙烯酸氨基烤漆。

1·試驗部分

1.1主要原材料

水性丙烯酸樹脂，廣州鑫英化工；氨基樹脂，氰特；乙二醇單丁醚、pH調(diào)節(jié)劑、蒸餾水，國產(chǎn)；流平劑、消泡劑，BYK公司。

1.2制漆配方

水性丙烯酸氨基烘烤清漆的基本配方見表，更多詳情。

2·結果與討論

2.1水性丙烯酸樹脂的選用

水性樹脂是由分子鏈上含有親水基團(如羧基、羥基、氨基、醚基、酰胺基等)的聚合物與胺類中和劑成鹽而具備水溶性，水性丙烯酸樹脂、水性聚酯樹脂和水性醇酸樹脂均可與水性氨基樹脂配合，制備綜合性能優(yōu)異的漆膜。水性丙烯酸樹脂依據(jù)分散方式的不同，通?？煞譃?/span>3類：水可稀釋型(water-reducible)，水乳膠型(1atex)，乳液型(emulsion)[5]。由于水性烤漆的爆孔與成膜物質(zhì)的玻璃化溫度密切相關，高玻璃化溫度的樹脂較低玻璃化溫度的樹脂*爆泡，因此，一般選用低玻璃化溫度的水性樹脂[6]，本實驗選用水溶性丙烯酸樹脂，用去離子水無限稀釋后呈現(xiàn)透明狀態(tài)，其玻璃化溫度為0℃，其各項技術指標見表

2.2固化劑的選擇

高亞氨基型高甲醚化三聚氰胺甲醛樹脂、高羥甲基型甲醚化三聚氰胺甲醛樹脂和六甲氧基甲基三聚氰胺甲醛樹脂是幾種常見的水溶性氨基樹脂，其中高羥甲基型氨基樹脂屬于聚合型部分烷基化的氨基樹脂，主要含有烷氧基甲基和羥甲基，它含有較少量的亞氨基。由于烷氧基甲基主要是交聯(lián)反應的基團，需要較高溫度才能發(fā)生交聯(lián)反應，而羥甲基的反應活性大于烷氧基甲基，氨基樹脂中羥甲基含量的增加，可以提高固化反應速度和降低烘烤溫度，同時它含有較少量的亞氨基，可以減少自聚反應。因此，本文選用高羥甲基型的氨基樹脂為固化劑

2.3烘烤溫度和干燥時間的影響

選用基體樹脂與氨基樹脂的配比為3:1，考察不同的烘烤條件對漆膜固化交聯(lián)反應的影響，從而選擇合適的烘烤溫度和干燥時間。

表3和表4分別示出了烘烤溫度和干燥時間對漆膜性能的影響。當烘烤溫度由110℃上升為140℃時，干燥30min，漆膜的硬度由HB提高到2H，隨后繼續(xù)升高溫度，漆膜硬度沒有改變。說明成膜物質(zhì)的羥基與水性氨基樹脂的羥甲基、烷氧基甲基化學交聯(lián)反應完全，形成了附著力、耐沖擊和柔韌性優(yōu)異的三維網(wǎng)絡結構的漆膜。由表4可知，在130℃,20min的條件下，漆膜不能完全固化，通過延長干燥時間至80min，漆膜同樣可以達到完全固化硬度。

由表5可知，當兩種樹脂的配比為6:1～2:1時，漆膜的附著力、抗沖擊性、柔韌性和硬度性能優(yōu)異，耐水性、耐鹽水、耐醇和耐堿均達到168h以上，耐體積濃度為10％的硫酸溶液12h以上。當樹脂固體份比增加到1:1時，漆膜的附著力、耐沖擊和柔韌性變差，無法達到漆膜的基本性能要求。因此，選定兩種樹脂的配比為6:1～2:1時為適宜。

3·結語

（1）選用水溶性型丙烯酸樹脂和高羥甲基型甲醚化氨基樹脂，搭配合適的助劑、助溶劑，制備了性能優(yōu)異的水性丙烯酸氨基烤漆。

（2）通過考察烘烤溫度和干燥時間對漆膜性能的影響，實驗表明，兩種樹脂的配比為3:1時，烘烤條件為140℃～160℃,30min時，漆膜的綜合性能優(yōu)異。在130℃,20min的條件下，漆膜不能完全固化交聯(lián)，通過延長干燥時間至80min，漆膜可達到完全固化硬度。

（3）通過考察固化劑的量對漆膜性能的影響，實驗表明，在150℃,30min的條件下，當兩種樹脂的配比為6:1～2:1時，漆膜的常規(guī)性能優(yōu)良，其耐水性、耐鹽水、耐醇和耐堿均達到168h以上，耐體積濃度為10％的硫酸12h以上。（4）通過考察在不同的烘烤溫度下，催化劑的量對漆膜性能的影響，實驗表明，當烘烤溫度為110℃～120℃時，催化劑的量增加對漆膜性能影響小。當烘烤溫度為130℃～140℃時，隨著催化劑量的增加，漆膜內(nèi)應力大，漆膜的柔韌性和耐沖擊性能變差。通過比較，選定兩種樹脂的配比為3:1，催化劑的量為0.2％，烘烤條件為120℃,30min為較優(yōu)配方設計的工藝條件。

詞條
詞條說明
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