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新型水性玻璃烤漆的研制

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新型水性玻璃烤漆的研制

张兴桥 庄新民 朱汉良 朱平阳 (汉森(福建)漆业有限公司,福建福清 350002)

0 引言
玻璃及玻璃制品的涂装保护与装饰在工业和民用领域有着广泛的需求,如灯饰、酒瓶、香水瓶、透镜和玻璃仪器等都需要在表面涂覆保护层和装饰涂层。目前,国内应用的玻璃涂料多为溶剂型产品,随着人们环保意识的提高和环保法律法规的健全,水性涂料在玻璃上的应用受到极大的重视[1]。采用聚氨酯水分散体、水溶性聚丙烯酸树脂、氨酯型及改性的丙烯酸树脂制备的单组分水性玻璃漆在玻璃底材上存在附着力、耐醇性、耐水性、耐磨耗性差及硬度低等缺点[2]。水性双组分室温固化玻璃漆在施工过程中过短的适用期会给施工造成一定的困难,同时也引起漆料的浪费及施工现场混合不均等难题[3]。针对市场上现有水性玻璃涂料存在的问题,本文研制出对玻璃底材具有良好干、湿附着力、耐醇性、耐水性、耐磨性好及高硬度的新型水性玻璃烤漆,并考察了烘烤温度、基体树脂/ 交联剂配比、偶联剂种类及用量对漆膜耐水性、耐醇性、耐磨性和硬度的影响。

1 实验部分
1.1 原材料与设备
水性丙烯酸树脂,自制;氨基树脂,江苏三木化工公司;润湿剂,广州斯洛克化学;流平剂,Ciba;偶联剂,自制;消泡剂1、抗刮剂,深圳海川化工;消泡剂2,南京四新化学;pH 调节剂,自制。TD6001 电子天平,天津天平仪器有限公司;JJ-1电动搅拌机,江苏金坛仪器有限公司;划格器、湿膜制备仪,上海现代环境工程技术有限公司;QHQ- 型漆膜铅笔硬度划痕硬度计、磨耗试验机,天津永利达材料实验机有限公司;XHT-2 型高温湿热仪,上海杰颖电子技术有限公司;101A-1 恒温烤箱,上海路康仪器有限公司。

1.2 基础配方及工艺
水性玻璃烤漆配方见表1。
水性玻璃烤漆配方
1.3 水性玻璃烤漆的制备工艺
用电子天平称取定量的原材料,在低速搅拌条件下依次将原材料1~9 添加到容器中,加入pH 调节剂调整体系pH 值为弱酸性。在转速为900 r/min 下搅拌10 min,均匀混合后,制得成品。
1.4 性能测试
漆膜制备及性能检测参照标准见表2。
表2 漆膜制备及性能检测参照标准
漆膜制备及性能检测参照标准
2 结果与讨论
2.1 烘烤温度对漆膜性能的影响(表3)
表3 烘烤温度对漆膜性能的影响
烘烤温度对漆膜性能的影响
注:底材:毛玻璃;耐醇性、耐磨性检测以露底为准。
烘烤温度是影响漆膜基本性能的重要因素。丙烯酸树脂与氨基树脂的交联作用需要在一定温度下才能进行,且交联固化的完全与否直接影响漆膜物性的好坏。表3 表明:烘烤温度从90~130℃逐渐升高时,漆膜的物性随温度的升高明显增强;当烘烤温度超过140℃时,随烘烤温度的升高漆膜的物性开始下降,温度过高时漆膜开始泛黄,同时耐水、耐醇、耐磨等性能都会不同程度的下降。从表3 可知:烘烤温度在120~140℃之间为宜。烘烤温度过低,交联固化不完全,漆膜中的反应型基团(如羟基、羧基、氨基等)未能完全参与固化反应,导致涂膜的基本物性难以达到使用要求;烘烤温度过高,会导致原已形成致密结构的漆膜发生焦化或聚合物中部分化学键的高温不稳定性,发生化学键的断裂,改变了漆膜的致密性所形成的微孔结构,增加了液相物质在漆膜中向底材的渗透几率,形成的液相- 底材界面取代原有的漆膜- 底材界面。基体树脂与甲醚化氨基树脂的反应过程如下[4]:

弱酸性物质对该反应具有催化作用。过高的烘烤温度在加速漆膜分解的同时,还加快了酸性物质的挥发,使有机酸催化剂的利用率降低。因此选择合适的固化温度是影响漆膜基本物性的关键性因素。
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