采用水性丙烯酸樹(shù)脂為成膜物質(zhì)，高羥甲基型甲醚化三聚氰胺甲醛樹(shù)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?、干燥時(shí)間、固化劑的量及催化劑的量等因素對(duì)漆膜性能的影響。
關(guān)鍵詞：丙烯酸樹(shù)脂；水性丙烯酸樹(shù)脂氨基烤漆；制備；測(cè)試
測(cè)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(guó)VOC的排放量約為1800萬(wàn)t，其中近1/4來(lái)自涂料涂裝行業(yè)。傳統(tǒng)溶劑型涂料大量VOC的排放對(duì)環(huán)境和人類(lèi)身體健康造成了一定程度上的危害。隨著人類(lèi)對(duì)其危害性的認(rèn)識(shí)和對(duì)環(huán)境保護(hù)的重視，世界各國(guó)紛紛出臺(tái)法規(guī)嚴(yán)格限制VOC的排放，如歐盟Directive.99/13/CE法規(guī)，德國(guó)AT-luft法規(guī)（大氣凈化法，1992），美國(guó)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(guó)從20世紀(jì)80年代開(kāi)始也陸續(xù)制定了一些環(huán)保法規(guī)，目前，我國(guó)涂料行業(yè)"十二五"規(guī)劃明確提出"限制規(guī)模以下（年銷(xiāo)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(zhǔn)入門(mén)檻可以恰當(dāng)放低"。水性涂料、無(wú)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(lái)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(diǎn)成為重要的工業(yè)涂料[2-4]，廣泛應(yīng)用于汽車(chē)、家電、包裝桶、自行車(chē)、縫紉機(jī)、訂書(shū)機(jī)、書(shū)架等制品行業(yè)，起到金屬裝飾和保護(hù)作用。然而，機(jī)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(jià)格低廉等諸多優(yōu)點(diǎn)。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(huì)造成水性烤漆引起氣泡的現(xiàn)象，簡(jiǎn)稱(chēng)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(shù)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(shí)間、固化劑和催化劑的量對(duì)漆膜性能的影響多角度考察，展開(kāi)了水性丙烯酸氨基烤漆的實(shí)驗(yàn)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(yàn)部分
1.1主要原材料
水性丙烯酸樹(shù)脂，廣州鑫英化工；氨基樹(shù)脂，氰特；乙二醇單丁醚、pH調(diào)節(jié)劑、蒸餾水，國(guó)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(jiàn)表，更多詳情www.020j.cn 。
2·結(jié)果與討論
2.1水性丙烯酸樹(shù)脂的選用
水性樹(shù)脂是由分子鏈上含有親水基團(tuán)(如羧基、羥基、氨基、醚基、酰胺基等)的聚合物與胺類(lèi)中和劑成鹽而具備水溶性，水性丙烯酸樹(shù)脂、水性聚酯樹(shù)脂和水性醇酸樹(shù)脂均可與水性氨基樹(shù)脂配合，制備綜合性能優(yōu)異的漆膜。水性丙烯酸樹(shù)脂依據(jù)分散方式的不同，通?？煞譃?/font>3類(lèi)：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(guān)，高玻璃化溫度的樹(shù)脂較低玻璃化溫度的樹(shù)脂容易爆泡，因此，一般選用低玻璃化溫度的水性樹(shù)脂[6]，本實(shí)驗(yàn)選用水溶性丙烯酸樹(shù)脂，用去離子水無(wú)限稀釋后呈現(xiàn)透明狀態(tài)，其玻璃化溫度為0℃，其各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)見(jiàn)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(shù)脂、高羥甲基型甲醚化三聚氰胺甲醛樹(shù)脂和六甲氧基甲基三聚氰胺甲醛樹(shù)脂是幾種常見(jiàn)的水溶性氨基樹(shù)脂，其中高羥甲基型氨基樹(shù)脂屬于聚合型部分烷基化的氨基樹(shù)脂，主要含有烷氧基甲基和羥甲基，它含有極少量的亞氨基。由于烷氧基甲基主要是交聯(lián)反應(yīng)的基團(tuán)，需要較高溫度才能發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，而羥甲基的反應(yīng)活性大于烷氧基甲基，氨基樹(shù)脂中羥甲基含量的增加，可以提高固化反應(yīng)速度和降低烘烤溫度，同時(shí)它含有極少量的亞氨基，可以減少自聚反應(yīng)。因此，本文選用高羥甲基型的氨基樹(shù)脂為固化劑
2.3烘烤溫度和干燥時(shí)間的影響
選用基體樹(shù)脂與氨基樹(shù)脂的配比為3:1，考察不同的烘烤條件對(duì)漆膜固化交聯(lián)反應(yīng)的影響，從而選擇合適的烘烤溫度和干燥時(shí)間。
表3和表4分別示出了烘烤溫度和干燥時(shí)間對(duì)漆膜性能的影響。當(dāng)烘烤溫度由110℃上升為140℃時(shí)，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(méi)有改變。說(shuō)明成膜物質(zhì)的羥基與水性氨基樹(shù)脂的羥甲基、烷氧基甲基化學(xué)交聯(lián)反應(yīng)完全，形成了附著力、耐沖擊和柔韌性?xún)?yōu)異的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)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(guò)延長(zhǎng)干燥時(shí)間至80min，漆膜同樣可以達(dá)到完全固化硬度。
由表5可知，當(dāng)兩種樹(shù)脂的配比為6:1～2:1時(shí)，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(dá)到168h以上，耐體積濃度為10％的硫酸溶液12h以上。當(dāng)樹(shù)脂固體份比增加到1:1時(shí)，漆膜的附著力、耐沖擊和柔韌性變差，無(wú)法達(dá)到漆膜的基本性能要求。因此，選定兩種樹(shù)脂的配比為6:1～2:1時(shí)為適宜。
3·結(jié)語(yǔ)
（1）選用水溶性型丙烯酸樹(shù)脂和高羥甲基型甲醚化氨基樹(shù)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。
?。?font face="Times New Roman">2）通過(guò)考察烘烤溫度和干燥時(shí)間對(duì)漆膜性能的影響，實(shí)驗(yàn)表明，兩種樹(shù)脂的配比為3:1時(shí)，烘烤條件為140℃～160℃,30min時(shí)，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(guò)延長(zhǎng)干燥時(shí)間至80min，漆膜可達(dá)到完全固化硬度。
?。?font face="Times New Roman">3）通過(guò)考察固化劑的量對(duì)漆膜性能的影響，實(shí)驗(yàn)表明，在150℃,30min的條件下，當(dāng)兩種樹(shù)脂的配比為6:1～2:1時(shí)，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(dá)到168h以上，耐體積濃度為10％的硫酸12h以上。（4）通過(guò)考察在不同的烘烤溫度下，催化劑的量對(duì)漆膜性能的影響，實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)烘烤溫度為110℃～120℃時(shí)，催化劑的量增加對(duì)漆膜性能影響小。當(dāng)烘烤溫度為130℃～140℃時(shí)，隨著催化劑量的增加，漆膜內(nèi)應(yīng)力大，漆膜的柔韌性和耐沖擊性能變差。通過(guò)比較，選定兩種樹(shù)脂的配比為3:1，催化劑的量為0.2％，烘烤條件為120℃,30min為最優(yōu)配方設(shè)計(jì)的工藝條件。