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双组分丙烯酸聚氨酯自成型橘纹漆花型改进

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0 前言
橘纹漆是一种美术型装饰性防护涂料,主要用于机床、仪器、仪表等表面的涂装。橘纹漆的涂膜呈橘子皮花纹,橘纹圆滑,分布均匀,光泽柔和,给人以舒适的立体感。同时橘纹漆可以遮盖底材的不平整缺陷,省去了对底材的大量处理工作,因此适用性较强。西北永新的双组分橘纹漆成熟产品有B24-XS丙烯酸聚氨酯橘纹漆和B24-XU高固体自成型橘纹漆,前者对施工技术要求较高,需要分为打底喷平面漆和撒花打点两步进行,较为麻烦,且凹凸感较强,涂膜表面油污不易被清理干净;后者施工简便,花纹一次均匀成型。但随着人们个性化需求的提高,某些生产使用企业,希望除拥有橘纹漆均匀的花型外,要求橘型大一些,以达到涂膜不易积存灰尘更易于擦洗的目的。本文研究了以低羟值丙烯酸树脂配合快干聚氨酯固化剂,添加中等吸油量的惰性填料,使涂膜既能形成橘纹骨架,又不过度消光。并添加适宜的触变剂,提供假塑性,优选助橘剂,调节表面张力,协同造成橘纹。研制成花纹一次均匀成型,花型较大的双组分自成型橘纹漆。该产品适用范围广,可用于五金机械、保险柜、机床、变压器、防盗门、医疗机械等金属材质外表的涂装。
 
1 试验与讨论
1.1 树脂基料的选择
如果选用外购树脂作为主剂树脂,成本必然上升较高,不能满足用户的低价位需求。因此专题组着重在公司自产的丙烯酸类树脂13#和11#-1丙烯酸树脂中筛选适宜的树脂制漆,并且经多方查找资料得知,两支相容性不佳的树脂拼用在一起,可以使橘纹漆花型增大。过氯乙烯树脂是聚氯乙烯进一步氯化的产物,中黏度和低黏度的树脂都可供造漆之用。黏度较高的过氯乙烯树脂所形成的涂膜具有较好的机械强度,且同时具有与丙烯酸树脂相容性不佳的特点,这一点正是制备大花型橘纹漆所必备的。石油树脂具有酸值低,耐水、耐乙醇和耐化学品等特性,在该体系中选择加入少量石油树脂作为调节改性剂与丙烯酸树脂、过氯乙烯树脂一起使用。在相同施工参数下对涂膜外观和施工性进行考察,见表1。
两种树脂对涂膜外观和施工性的影响
由以上试验可知,用13#丙烯酸树脂制橘纹漆,在初步考察中显示其在涂膜外观和施工性上均不如11#-1丙烯酸树脂。
1.2 颜填料的选择
常见填料中天然硫酸钡是一种惰性物质,化学稳定性高,具有不渗透性,能增加涂膜硬度和耐磨性,易与其他原料混合研磨,缺点是密度大,易于沉降;而滑石粉吸油量大,在涂料中不易下沉,可使其他颜料悬浮,并使涂料具有一定的触变性,在涂膜中吸收伸缩应力,提高涂膜的耐擦洗和耐磨性,避免发生裂缝和空隙等弊病。若填料用量过高,则涂膜光泽低,橘纹立体感差,甚至导致涂膜其他性能变坏。除了选择适当的填料外,颜基比的设计对橘纹成型起着特别重要的作用,颜填料用量太小涂膜流平快,花纹容易塌陷,太大则花型不丰满,降低橘纹漆光泽。不同颜基比配方
见表2,对橘纹花型的影响如表3所示。
不同颜基比配方
不同颜基比对橘纹花型的影响
当橘纹漆中颜基比在1左右时,涂膜光泽柔和,花型均匀;颜基比在0.7时,涂膜流平太快无法形成理想状态的花纹,颜基比在1.5左右时,则涂膜光泽太低,丰满度差。
1.3 触变剂的选择
橘纹漆实质上是一种触变型涂料,触变剂的类型及用量直接影响橘纹漆的花型质量,选用不同型号的有机膨润土作为触变剂,其不同用量对涂料性能的影响见表4。
触变剂用量对涂料性能的影响
由表4可以看出,触变剂用量增大,成品涂料黏度上升,触变性增大,橘纹随之增大;其含量过高,涂膜光泽过低,涂膜立体感差,出现橘纹不均匀现象。综合考虑各项性能后,确定使用SD-1有机膨润土,用量控制在0.4%(质量分数,下同)。
1.4 橘纹助剂的选择
橘纹助剂在该涂料品种中作为一种助触变剂(表面张力调节助剂),是必须加入的助剂,它能够简化橘纹漆的施工工艺,降低施工难度,不需要分为打底喷平面漆和撒花打点两步进行,即可比较容易地得到立体感较强的橘型漆。对于单一组分的液体而言,因没有破坏表面张力的因素,因此不论液体表面积如何变化,其表面张力值与静态表面张力值相等。但是橘纹漆是多组分液体,当其被展布在固体表面时,各组分之间会相互破坏对方的表面张力,使得表面各点的液体受力不均匀,挥发速率快的组分首先从涂膜中逸出,从而造成各层溶剂浓度不同,形成温度差。溶剂浓度差和温度差的共同作用形成了表面张力梯度,使得表层溶剂流向下层,下层溶剂流向上层,形成环流。最终整个表面的表面张力获得一致,使整个表面张力达到最小,体系处于最稳定状态,这就是马兰格尼效应。高分子量的有机硅类助橘剂与丙烯酸树脂相容性不很好,加剧了涂膜的不流平,有利于橘纹的形成,并且助橘剂的加入不会使涂料黏度增加而形成假稠现象;另一优点是使涂膜干燥后表面滑爽,提高了涂膜的抗划伤性。助橘剂用量、型号对橘纹花型的影响如表5所示。
助橘剂用量、型号对橘纹花型的影响
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