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      水性醇酸面漆的研制

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      水性醇酸面漆的研制
      吉芹,肖菲,蘇岳雄,任志慧
      (西北永新涂料有限公司,蘭州730046)

      0 引言
      傳統溶劑型涂料在生產和使用過程中都會釋放大量的有機揮發性物質,由此造成的環境污染目前被排在汽車之后,成為城市的主要污染源。隨著科技進步和環保法規的日趨完善,保護環境、節約能源成了世界涂料界面臨的主要問題。因此,水性涂料的研發越來越受到各國的重視。
      醇酸涂料是涂料中的主要品種,占涂料總量的50%以上,使其水性化具有很好的市場應用前景。單純的水性醇酸樹脂制成的涂料,因其早期的干燥性差、硬度低、豐滿度差,制約了它的發展。隨著技術的進步,通過對醇酸樹脂的改性,使漆膜獲得了良好的性能。本文采用自制的水性丙烯酸改性醇酸樹脂具有合成工藝簡單,性能良好,貯存穩定性好等特點。以該樹脂為成膜物,選用各種助劑和顏填料,研制了水性醇酸面漆。該涂料具有表干快、光澤高、附著力強、柔韌性好等特點。能與同類溶劑型產品相媲美。

       
      1 樹脂部分
      1.1 主要原料
      亞油酸,安徽;苯甲酸,天津;三羥甲基丙烷、間苯二甲酸,進口;順丁烯二酸酐,山西;丙烯酸、苯乙烯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯,北京;引發劑,蘭州;助溶劑,江蘇。
      1.2 合成工藝
      1.2.1 基礎樹脂的合成
      將制備醇酸樹脂的各種原料按配方量裝入反應瓶中,開攪拌,升溫至240 ℃,保持酯化反應至反應終點,加入助溶劑備用。
      1.2.2 水性丙烯酸改性醇酸樹脂的合成
      在反應瓶中加入基礎樹脂,將丙烯酸酯類單體和引發劑混合均勻加入滴液漏斗中,升溫至125 ~ 130 ℃開始滴加單體,用4 ~ 5 h 滴加完,至轉化率≥98%為終點。降溫至室溫,加入三乙胺中和至pH 為8 左右,加水稀釋至規定固體含量,攪拌均勻,即可制得水性丙烯酸改性醇酸樹脂。
       
      2 制漆部分
      2.1 主要原料
      水性丙烯酸改性醇酸樹脂,自制;鈦白粉(R-2196),無錫;酞菁藍,雙樂;塑料紫,南通;分散劑,上海;消泡劑,德國畢克;催干劑,海門力德;去離子水,自制。
      2.2 試驗配方
      試驗配方見表1。
      試驗配方
      2.3 制漆工藝
      用中和劑將樹脂pH 調整至合格,依次加入助溶劑和各種助劑攪拌均勻,加入顏填料,上砂磨機分散至細度合格,用去離子水調整黏度,加入催干劑,過濾包裝。
      2.4 性能檢測
      性能檢測按GB/T 25251—2010 進行,結果見表2。
      性能檢測結果
      3 結果與討論
      3.1 樹脂的選擇
      在水性體系下,未改性的醇酸樹脂早期的干燥性和硬度都特別差,滿足不了現代工業的要求,而水性丙烯酸改性醇酸樹脂比單純的醇酸樹脂具有更好的干燥性、保光保色性和硬度。因此,選擇水性丙烯酸改性醇酸樹脂可以提高漆膜的早期性能。
      3.2 分散劑及用量的選擇
      潤濕分散劑的作用是降低體系的表面張力,涂料中多使用非離子型和陰離子型的分散劑。在本研究中選用的是聚合型分散劑。該分散劑對無機和有機顏料都有良好的分散效果,具有優異的降黏效果、良好的貯存穩定性和優異的耐化學性。分散劑的用量對研磨效率也有很大的影響,用量少,研磨效率低;用量大,產品成本升高,根據不同的顏色,應選擇相應的添加量。表3 為分散劑用量對不同色漆分散效率的影響。
      性能檢測
      通過表3 可以看出,從研磨效率和產品成本考慮,分散劑的用量應該選擇在0.3%~ 0.8%之間。
      3.3 消泡劑的選擇
      水性工業漆使用的消泡劑主要有:傳統型、聚醚嵌段型、有機硅類和復合型。其中聚醚嵌段型具有優異的相容性,較少的漆膜缺陷,不影響光澤和霧影。因此,對水性面漆而言,我們選擇此類型的消泡劑。
      3.4 催干劑用量的選擇
      水性氣干型涂料加入催干劑的量遠遠大于溶劑型氣干型涂料的加入量,復合水性催干劑加入量在2% ~6%之間,單一的水性催干劑僅4%的Co,加量在1%左右,再與Zn,Ca 配合使用才能達到很好的干燥性。為了降低產品成本,我們選擇復合水性催干劑。
      3.5 制漆工藝的選擇
      在制漆過程中,如果工藝選擇不當,制成的涂料板面會有很多氣泡和顆粒。因此,我們選擇將消泡劑分為研磨和兌稀兩步加入的工藝操作。在研磨時加入配方量的50%,在兌稀時加入剩余的50%。
       
      4 結語
      選擇自制的水性丙烯酸改性醇酸樹脂,通過對各種助劑的品種和用量的選擇,制備了各項性能與溶劑型相媲美的水性醇酸面漆。該涂料具有快干、光澤高、附著力好等特點,有很好的市場推廣價值。
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