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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,苏岳雄,任志慧
(西北永新涂料有限公司,兰州730046)

0 引言
传统溶剂型涂料在生产和使用过程中都会释放大量的有机挥发性物质,由此造成的环境污染目前被排在汽车之后,成为城市的主要污染源。随着科技进步和环保法规的日趋完善,保护环境、节约能源成了世界涂料界面临的主要问题。因此,水性涂料的研发越来越受到各国的重视。
醇酸涂料是涂料中的主要品种,占涂料总量的50%以上,使其水性化具有很好的市场应用前景。单纯的水性醇酸树脂制成的涂料,因其早期的干燥性差、硬度低、丰满度差,制约了它的发展。随着技术的进步,通过对醇酸树脂的改性,使漆膜获得了良好的性能。本文采用自制的水性丙烯酸改性醇酸树脂具有合成工艺简单,性能良好,贮存稳定性好等特点。以该树脂为成膜物,选用各种助剂和颜填料,研制了水性醇酸面漆。该涂料具有表干快、光泽高、附着力强、柔韧性好等特点。能与同类溶剂型产品相媲美。

 
1 树脂部分
1.1 主要原料
亚油酸,安徽;苯甲酸,天津;三羟甲基丙烷、间苯二甲酸,进口;顺丁烯二酸酐,山西;丙烯酸、苯乙烯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯,北京;引发剂,兰州;助溶剂,江苏。
1.2 合成工艺
1.2.1 基础树脂的合成
将制备醇酸树脂的各种原料按配方量装入反应瓶中,开搅拌,升温至240 ℃,保持酯化反应至反应终点,加入助溶剂备用。
1.2.2 水性丙烯酸改性醇酸树脂的合成
在反应瓶中加入基础树脂,将丙烯酸酯类单体和引发剂混合均匀加入滴液漏斗中,升温至125 ~ 130 ℃开始滴加单体,用4 ~ 5 h 滴加完,至转化率≥98%为终点。降温至室温,加入三乙胺中和至pH 为8 左右,加水稀释至规定固体含量,搅拌均匀,即可制得水性丙烯酸改性醇酸树脂。
 
2 制漆部分
2.1 主要原料
水性丙烯酸改性醇酸树脂,自制;钛白粉(R-2196),无锡;酞菁蓝,双乐;塑料紫,南通;分散剂,上海;消泡剂,德国毕克;催干剂,海门力德;去离子水,自制。
2.2 试验配方
试验配方见表1。
试验配方
2.3 制漆工艺
用中和剂将树脂pH 调整至合格,依次加入助溶剂和各种助剂搅拌均匀,加入颜填料,上砂磨机分散至细度合格,用去离子水调整黏度,加入催干剂,过滤包装。
2.4 性能检测
性能检测按GB/T 25251—2010 进行,结果见表2。
性能检测结果
3 结果与讨论
3.1 树脂的选择
在水性体系下,未改性的醇酸树脂早期的干燥性和硬度都特别差,满足不了现代工业的要求,而水性丙烯酸改性醇酸树脂比单纯的醇酸树脂具有更好的干燥性、保光保色性和硬度。因此,选择水性丙烯酸改性醇酸树脂可以提高漆膜的早期性能。
3.2 分散剂及用量的选择
润湿分散剂的作用是降低体系的表面张力,涂料中多使用非离子型和阴离子型的分散剂。在本研究中选用的是聚合型分散剂。该分散剂对无机和有机颜料都有良好的分散效果,具有优异的降黏效果、良好的贮存稳定性和优异的耐化学性。分散剂的用量对研磨效率也有很大的影响,用量少,研磨效率低;用量大,产品成本升高,根据不同的颜色,应选择相应的添加量。表3 为分散剂用量对不同色漆分散效率的影响。
性能检测
通过表3 可以看出,从研磨效率和产品成本考虑,分散剂的用量应该选择在0.3%~ 0.8%之间。
3.3 消泡剂的选择
水性工业漆使用的消泡剂主要有:传统型、聚醚嵌段型、有机硅类和复合型。其中聚醚嵌段型具有优异的相容性,较少的漆膜缺陷,不影响光泽和雾影。因此,对水性面漆而言,我们选择此类型的消泡剂。
3.4 催干剂用量的选择
水性气干型涂料加入催干剂的量远远大于溶剂型气干型涂料的加入量,复合水性催干剂加入量在2% ~6%之间,单一的水性催干剂仅4%的Co,加量在1%左右,再与Zn,Ca 配合使用才能达到很好的干燥性。为了降低产品成本,我们选择复合水性催干剂。
3.5 制漆工艺的选择
在制漆过程中,如果工艺选择不当,制成的涂料板面会有很多气泡和颗粒。因此,我们选择将消泡剂分为研磨和兑稀两步加入的工艺操作。在研磨时加入配方量的50%,在兑稀时加入剩余的50%。
 
4 结语
选择自制的水性丙烯酸改性醇酸树脂,通过对各种助剂的品种和用量的选择,制备了各项性能与溶剂型相媲美的水性醇酸面漆。该涂料具有快干、光泽高、附着力好等特点,有很好的市场推广价值。
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