单组分水性金属闪光铝粉底漆的研制

上海涂料SHANGHAI COATINGS 第51卷第7 期

2013 年7 月Vol. 51 No. 7 Jul. 2013

[ 收稿日期] 2013-04-10

[ 作者简介] 刘成楼，男，高级工程师，主要从事各种功能性涂料的研发与服务，已发表科技论文近80篇。

单组分水性金属闪光铝粉底漆的研制

刘成楼（北京国泰瑞华精藻硅特种材料有限公司，北京100083）

摘要：以聚氨酯改性丙烯酸分散体为成膜物，以水性铝粉为效应颜料，以水性蜡乳液作铝粉的定向剂，以碱溶胀型丙烯酸酯聚合物为增稠稳定剂，在成膜助剂、水和功能助剂的配用下，制备成单组分水性金属闪光铝粉底漆，漆膜干燥快、硬度高、抗冲击性好、附着力强、闪光效果好、防腐性能优、绿色环保、施工安全方便。

关键词：金属闪光漆；水性铝粉；助剂

0 引言

金属闪光漆以其丰富的色彩、优异的随角异色效应、高雅气派的装饰效果、超强的防腐保护性能而受到人们的青睐，广泛应用于家用电器、汽车、发动机、机动车钢圈等工业部件。近十年来，金属闪光漆市场发展很快，目前用于汽车涂装的金属闪光漆已占汽车涂料的60%左右［1］。

目前，溶剂型金属闪光漆仍占据市场的主导地位。因其固含量较低（45%左右），VOC（挥发性有机化合物）含量高，尤其夏季施工时稀释剂用量达50%~70%，VOC的排放量相当高［2］，严重污染环境，损害

人身健康。低碳环保是各国经济发展的基本准则，许多国家相继立法严格限定涂料中的VOC含量，为了达到环保要求，涂料水性化是有效途径之一［3］。水性金属闪光漆因具有VOC含量低、干燥快、硬度高、抗冲击性好、附着力强、闪光效果好、防腐性能优异、绿色环保、施工安全方便等优点，具有广阔的发展前景。

1 实验部分

1.1 原材料

水性树脂：自交联丙烯酸共聚乳液MAINCOTE1100A，陶氏化学；多重交联丙烯酸乳液Etersol6923，长兴科技；丙烯酸树脂分散体Setaqua 6801、6802，纽佩斯；水性聚氨酯/丙烯酸酯共聚物分散体UC 80，欧宝迪。水性铝粉：STAPA Hydrolan 501、214、2154，爱卡公司。成膜助剂：丙二醇甲醚（DPM）、二丙二醇单丁醚（DPnB），陶氏化学。定向剂：EVA（乙烯-醋酸乙烯共聚物）蜡乳液，毕克化学。碱溶胀缔合型增稠剂：DR-72、DR-73，陶氏化学；润湿分散剂：BYK-192 ；消泡剂：BYK-028 ；润湿流平剂：BYK-346 ；防腐杀菌剂：LXE，陶氏化学；中和剂：二甲基乙醇胺，市售品。

1.2 主要试验仪器和设备

分散机、涂-4杯、硬度测试仪、光泽测试仪、附着力测试仪、耐冲击测试仪、柔韧性测试仪、测色分光光度仪、光源灯箱等。探索研究上海涂料2第51 卷

1.3 水性铝粉底漆的配方

通过对原料的选择及配比的优化实验，最终确定了单组分水性金属闪

光铝粉底漆的基本配方，见表1。

表1 单组分水性金属闪光铝粉底漆的配方

Table 1 The formulation of one component waterborne metallic aluminum primer

1.4 制备工艺

（1）铝粉浆的制备：将丙二醇甲醚与水性铝粉以质量比1∶1混合，并加入润湿分散剂，低速下搅拌20~30 min，然后静置陈化24 h，待

用。

（2）将水性树脂加入分散罐内，在转速200~300 r/min搅拌下加入消泡剂、防腐杀菌剂、润湿流平剂、二丙二醇单丁醚、EVA蜡乳液、去离子水，将转速调整为400 r/min，继续搅拌3~5 min，加入20%二甲基乙醇胺水溶液调整体系pH至8~8.5，加入铝粉浆，继续搅拌5 min，再加入增稠剂调整体系黏度达80~85 s（涂-4杯），过滤，出料。

1.5 试板制备

将马口铁试板用酒精擦拭干净，喷涂水性铝粉漆：黏度80 s（涂-4杯），喷枪空气压力300~400 kPa，喷距300~400 mm ；环境要求：室温25℃左右，相对湿度（60±5）%，风速0.4 m/s ；湿喷涂2~3道，前一道喷完后闪干2~3 min，再喷涂下一道，喷涂完成后室温下晾干15 min，再于（50±2）℃条件下闪蒸10 min，然后于60℃条件下烘干30 min，即可制得水性金属闪光铝粉漆试板，涂膜厚度20~25 μm。如采用自然干燥，要求温度>10℃，相对湿度<75%，养护24 h 以上，其涂膜性能比烘干略差。

1.6 性能指标

单组分水性金属闪光铝粉底漆的性能指标见表2。

表2 单组分水性金属闪光铝粉底漆的性能指标

Table 2 The performance index of one component waterborne metallic aluminum primer

检测项目性能指标检测方法

容器中状态均匀，无沉淀目测

漆膜外观平整光滑目测

铅笔硬度H-2H GB/T 6739—1996

附着力/级≤1 GB/T 1720—1979（1989）

柔韧性/mm ≤1 GB/T 1731—1979（1993）

耐冲击性/cm 50 GB/T 1732—1979（1993）

耐水性（240 h）不起泡，不脱落，

颜色微变浅GB/T 1733—1993

60°光泽≥85 GB/T 7954—1988

耐盐雾性240 h，1级GB/T 1771—1991

耐湿热性150 h，1级GB/T 1740—1979

2 结果与讨论

2.1 水性树脂的选择

水性树脂可分为水溶性树脂、水分散体树脂和树脂乳液。水溶性树脂外观透明，相对分子质量较小，亲水官能团较多，漆膜的耐水性及综合性能较差，不能满足金属闪光漆的性能要求；水分散体树脂外观半透明，相对分子质量低，光泽高，流平性好，漆膜综合性能好，但价格较高；树脂乳液外观白浊，快干，价廉，漆膜综合性能较好，但流平性较差，光泽度较低。

在配方中其他因素不变的条件下，采用不同水性树脂作成膜物制备铝粉闪光漆，实验结果见表3。