水性丙烯酸聚酯氨基烤漆的研制

水性丙烯酸聚酯氨基烤漆的研制

于国玲;王学克

【摘要】以水性丙烯酸树脂和水性氨基树脂与自制无溶剂水性聚酯树脂拼用,制得一种水性丙烯酸聚酯氨基烤漆.研究了不同厂家的水性丙烯酸树脂、水性氨基树脂和中和剂,水性氨基树脂与丙烯酸树脂的不同质量比,以及聚酯树脂的用量对涂膜性能的影响.结果表明,以国产JCW2862水性丙烯酸树脂为成膜树脂、聚合型高亚氨基高甲醚化三聚氰胺树脂5747为交联剂,二者质量比为4:1,用N,N-二甲基乙醇胺(DMEA)做中和剂来控制pH为8左右,水性聚酯的用量为20.3％时,所得涂膜的综合性能较好:附着力0级,60°光泽95,硬度3H,耐中性盐雾试验480 h.

【期刊名称】《电镀与涂饰》

【年(卷),期】2019(038)002

【总页数】5页(P60-64)

【关键词】水性氨基烤漆;醚化三聚氰胺树脂;丙烯酸;聚酯;中和剂;光泽;耐蚀性【作者】于国玲;王学克

【作者单位】南阳农业职业学院,河南南阳 473000;南阳卧龙漆业有限公司,河南南阳 473000

【正文语种】中文

【中图分类】TQ630.7

氨基烤漆因具有优良的附着力、保光性、硬度、丰满度及耐候性而被广泛应用于仪

器仪表、汽车等领域[1-3]。然而，溶剂型氨基烤漆含有大量的丁醇和二甲苯，VOC(挥发性有机化合物)含量严重超标。近年来，随着环保意识的加强及水性化技术的发展，水性氨基烤漆逐渐在轻工业制品中得到应用，其综合性能也在不断提高，氨基烤漆水性化已基本实现，但大部分主要原料还依赖进口[4-5]。本研究全部选

用成本较低的国产原料来制备水性氨基烤漆，以期实现水性氨基烤漆的完全国产化。

1 实验

1.1 原材料和仪器

新戊二醇(NPG)，山东万华；间苯二甲酸(IPA)，上海图赫；二羟甲基丙酸(DMPA)，湖北巨盛；己二酸(AA)，辽阳石化；乙二醇单丁醚(BCS) 、N,N-二甲基乙醇胺(DMEA)，市售。以上原料均为工业级。JCW2862水性丙烯酸树脂，成都杰晟蜀邦；5747聚合型高亚氨基高甲醚化三聚氰胺树脂、5717聚合型部分甲醚化三聚

氰胺树脂，江苏三木；303LF型、325型氨基树脂，美国氰特；AKN-2076分散剂，佛山千佑；B117消泡剂，广东中联邦；H616流平剂，北京齐飞；金红石型

钛白粉，河南焦作佰利联；C625色素炭黑，天津天一世纪；酞青蓝，新乡博迪；杀菌剂，国产；2-氨基-2-甲基-1-丙醇(AMP-95)，广州凯茵；无溶剂水性聚酯、

去离子水，自制。

60°光泽仪，天津市科器高新技术公司；QCJ型冲击试验机，天津市材料试验机厂；GFJ-0.4型高速分散机、PPH-750型铅笔硬度计和涂层杯突试验仪，上海现代环

境工程技术公司；QXD刮板细度计和QTY漆膜圆柱弯曲试验仪，天津路达公司；KSM-2型实验用开启式砂磨机，上海赛杰化工设备有限公司。

1.2 制备方法

1.2.1 水性聚酯

将NPG 246.0 g、IPA 297.0 g、DMPA 192.0 g和AA 83.0 g加入反应釜，升温至180 °C，保持0.5 h后再升温至220 °C，酯化(约10 h)至酸值为(50 ± 5)

mg/g(以KOH计，按GB/T 6743-1986《色漆和清漆用漆基酸值的测定法》测定)，降温至70 °C左右后加入DMEA中和，调节pH至7.5 ～ 8.5，再加入去离

子水调整固含量至50%，过滤即得水性聚酯。

1.2.2 无树脂色浆

在分散机中依次加入49.8 g去离子水、10 g AKN-2076分散剂、0.6 g炭黑、40 g金红石型钛白粉和0.1 g酞青蓝，以2 000 r/min的转速分散10 min，然后加

入杀菌剂和消泡剂各0.1 g，以1 000 r/min再分散5 min，最后用砂磨机研磨至细度小于等于15 μm，出料备用。

1.2.3 水性氨基烤漆

在分散机中依次加入JCW2862水性丙烯酸树脂50 ～ 60 g、自制色浆8 ～ 15 g、水性聚酯树脂10 ～ 30 g、DMEA 0.1 ～ 0.3 g、BCS 2 ～ 6 g和去离子水5 ～ 8 g，以1 000 r/min的转速分散20 min，再加入聚合型高亚氨基高甲醚化三聚氰

胺树脂6 ～ 15 g、流平剂0.2 ～ 0.6 g和消泡剂0.1 g，充分搅拌后用DMEA中

和至pH为8左右，调整黏度至100 s(涂-6杯，25 °C，后同)，检验合格后用

200目滤布过滤、包装。

1.3 性能测试方法

将制得的水性氨基烤漆兑水调至施工黏度(45 s)，喷涂在冷轧钢板(经过打磨处理，但无需磷化和脱脂)上。按照GB/T 1727-1992《涂膜一般制备法》制备涂膜，干

膜厚度(20 ± 3) μm，烘烤条件如下：25 °C ×10 min + 145 °C × 30 min。

分别按照GB/T 9286-1998《色漆和清漆漆膜的划格试验》、GB/T 1732-1993《漆膜耐冲击测定法》、GB/T 9754-1988《色漆和清漆不含金属颜料的色漆漆

膜的20°、60°和85°镜面光泽的测定》、GB/T 6739-2006《色漆和清漆铅笔法

测定漆膜硬度》、GB/T 6742-2007《色漆和清漆弯曲试验(圆柱轴)》、GB/T 1733-1993《漆膜耐水性测定法》、GB/T 1771-2007《色漆和清漆耐中性盐雾

性能的测定》、GB/T 23989-2009《涂料耐溶剂擦拭性测定法》(A法)和GB/T 9274-1988《色漆和清漆_耐液体介质的测定》(浸泡法)测试漆膜的附着力、耐冲

击性、60°光泽、硬度、柔韧性、耐水性、耐中性盐雾、耐溶剂擦拭性和耐酸碱性。

2 结果与讨论

2.1 工艺分析

在水性体系中，树脂对颜料的润湿能力比溶剂型涂料差，易出现颜色调配后存放一段时间变色的现象。其原因可能是体系内不同树脂对颜料的润湿能力不同。色浆进入体系后，体系内的各种树脂开始了对颜料粒子的争夺。颜料粒子与色浆中的树脂脱离，与体系内润湿性更好的树脂结合，这种情况下展色性增强，颜色变深；但是，颜料脱离后如果絮凝，那么颜色就会变浅。解决变色问题可采用无树脂色浆。色浆中没有树脂就不存在颜料与树脂脱离的问题，色浆进入体系后，颜料与体系内的树脂自由选择最佳组合，体系就会比较稳定，不易变色。分散剂含有对颜料表面有锚定作用的特殊链段或基团，无树脂研磨时因为没有水性树脂的竞争，分散剂更容易润湿到颜料表面[6]，同时提高了分散效率。因此本研究选用自制无树脂研磨色浆，它可用于所有水性漆的生产及调色。值得一提的是，选用的原料全部为国产，成本较低。另外，甲醚化氨基树脂后加是为了避免研磨分散过程产生的热量可能引起其交联固化[7]。

2.2 水性丙烯酸树脂的选择

作为主要成膜基料，水性羟基丙烯酸分散体决定了涂膜的主要功能，固化后综合性能优异是最重要的选择依据[8-10]。另外，低玻璃化转变温度的树脂较高玻璃化转变温度的树脂不易爆泡。因此，优先选用低玻璃化转变温度的水性丙烯酸树脂。笔者选了几个不同厂家的水性丙烯酸树脂样品，根据厂家提供的最佳配方配漆制板，性能测试结果见表1。杰晟蜀邦的JCW2862和拜耳的A2646固化后所得漆膜的

综合性能较好。这可能是因为它们的羟值高，固化交联密度大[11]。因杰晟蜀邦