梁乃杰，項(xiàng)金陽，許振陽，何 濤，曾 定，許奕祥，姚 煌，張 捷，余 林，余 倩

(1 廣東工業(yè)大學(xué)輕化學(xué)院，廣東廣州510006;2 廣州擎天材料科技有限公司，廣東廣州510806)

傳統(tǒng)油漆以植物油、合成樹脂為主要成膜物質(zhì)，輔以各種助劑和顏料，使用時(shí)須加入甲苯、二甲苯等有機(jī)溶劑稀釋。隨著人們環(huán)保意識增強(qiáng)，環(huán)境保護(hù)愈來愈受世界的關(guān)注。涂料中的有機(jī)揮發(fā)物(VOC)排放已受各個(gè)國家嚴(yán)格限制［1］。

水性漆以多種高分子樹脂為基料，水為分散介質(zhì)，加入特種助劑使有機(jī)物(填料、顏料)與乳液樹脂形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。相對而言，水性漆應(yīng)用面廣、安全、施工相對簡單等優(yōu)點(diǎn)，因此廣大科技人員更為關(guān)注［2］。

水性聚酯涂料作為具有代表性的水性涂料，廣泛應(yīng)用于金屬與木器的表面保護(hù)和裝飾中，具有豐滿度高、耐沖擊性優(yōu)良、附著力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)［3］。本文通過熔融縮聚方法合成了水性聚酯樹脂，討論氨基樹脂、樹脂A、助劑最佳用量，研制出一種涂層耐水性優(yōu)、儲存穩(wěn)定性好的高性能水性烘烤漆。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)儀器與設(shè)備

AL104 型電子天平(常熟市雙杰測試儀器廠);JJ3000Y 型電子天平(常熟市雙杰測試儀器廠);控溫加熱套(南通利豪實(shí)驗(yàn)儀器有限公司);JJ－精密増力電動攪拌器(常州澳華儀器有限公司);環(huán)保型水洗式噴漆臺(廣東展代配電箱制品廠);DHG－9140A型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱(上海市實(shí)驗(yàn)儀器總廠);Elcometer 407 三角度統(tǒng)計(jì)型光澤度儀(力順儀器設(shè)備有限公司);手動型劃圈法附著力測試儀(廣州標(biāo)格達(dá)實(shí)驗(yàn)室儀器用品有限公司);鉛筆型硬度測試儀(廣州標(biāo)格達(dá)實(shí)驗(yàn)室儀器用品有限公司);BGD302 漆膜沖擊器(廣州標(biāo)格達(dá)實(shí)驗(yàn)室儀器用品有限公司);電熱恒溫水浴鍋(北京市永光明醫(yī)療儀器廠);橡皮酒精兩用耐摩擦試驗(yàn)機(jī)(廣州標(biāo)格達(dá)實(shí)驗(yàn)室儀器用品有限公司);攪拌分散多用機(jī)(廣州標(biāo)格達(dá)實(shí)驗(yàn)室儀器用品有限公司);測色儀(美國愛色麗公司)。

1.2 水性聚酯樹脂合成工藝

投入所有合成單體(除偏苯三酸酐)及催化劑分別投入到合成裝置中，通入氮?dú)獗Ｗo(hù)，升溫至熔融后攪拌逐步升溫到240℃左右，然后保溫一段時(shí)間，取樣測酸值約為2 ～7mg KOH/g。然后降溫至一定溫度，加入偏苯三酸酐，保溫直到樹脂透明為止，降溫至100℃以下，加入助溶劑攪拌約0.5h，再加入一定量中和劑和水，使至固含量達(dá)到50%，最后出料。

1.3 水性聚酯烘烤漆的配制

1.3.1 實(shí)驗(yàn)配方

表1 水性聚酯－氨基烘干漆的配制Table 1 The preparation of waterborne polyester-amino baking paint

1.3.2 配制工藝

按以上原料表1 配方用量加到燒杯中，每加一原料之后要攪拌均勻，調(diào)節(jié)pH 值至8 ～9，300 目篩網(wǎng)過濾，可制得水性聚酯－氨基烘烤漆。

2 結(jié)果與討論

2.1 氨基樹脂用量對涂膜性能影響

氨基樹脂的用量對漆膜的物理、化學(xué)性能有重大的影響，選擇合適的配比，既能起到固化交聯(lián)的作用，又能保證漆膜的各項(xiàng)性能的影響［4］。由表2 可見:當(dāng)氨基樹脂用量過大時(shí)，涂層的耐丁酮性較好，但耐水性較差;而當(dāng)氨基樹脂用量過小時(shí)，會影響涂膜成膜以及涂層耐水性較差。綜合考慮，選擇水性聚酯樹脂與氨基樹脂配比為15/6為宜。

表2 氨基樹脂用量對涂膜影響Table 2 Effects of the dosage of amino resins on coating film

2.2 樹脂A 用量對漆膜性能影響

樹脂A 中環(huán)氧基除了和水性聚酯樹脂中的羧基反應(yīng)外，還與氨基樹脂中的羥甲基及烷氧基交聯(lián)，形成了性能優(yōu)異的涂膜，樹脂A 的用量對涂膜有重大影響［5］。實(shí)驗(yàn)證明，實(shí)際樹脂A 用量與理論值有偏差，當(dāng)其用量為120%時(shí)，水性漆綜合性能最好，因此選定120%為宜。

表3 樹脂A 用量對涂膜影響Table 3 Effects of the dosage of epoxy resins on coating film

2.3 助劑用量對漆膜性能影響

在確定氨基樹脂和樹脂A 用量的基礎(chǔ)上，討論助劑的用量。咪唑類固化助劑是雜環(huán)化合物，是樹脂A 的良好固化劑，又是固化促進(jìn)劑，其用量對涂膜的綜合性能影響很大［6］。實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)其用量為3%時(shí)，水性漆的綜合性能最好。

表4 助劑用量對涂膜影響Table 4 Effects of the dosage of promoter on coating film

3 結(jié)論

(1)探究了水性聚酯樹脂與氨基樹脂的比率，確定15/6 為最佳比率。

(2)在確定水性聚酯樹脂與氨基樹脂比率后，研究了樹脂A 的合適用量，研究證明，實(shí)際用量與理論用量不一致，即為理論值120%。

(3)咪唑類助劑用量是在水性聚酯樹脂、氨基樹脂和樹脂A 用量基礎(chǔ)上確定的，最終為3%。

(4)通過控制酸值合成水性聚酯樹脂，調(diào)制體系pH 值，探索水性聚酯樹脂與氨基樹脂比率、樹脂A 與助劑用量，研制了一種涂層耐水性優(yōu)、儲存穩(wěn)定性好的高性能水性烘烤漆。

［1］姜彥，何士敏. 以水溶性涂料為代表的綠色涂料進(jìn)展［J］. 高師理科學(xué)刊，2000，20(4):65－67.

［2］孔志元. 中國水性涂料的現(xiàn)狀及發(fā)展［J］. 涂料技術(shù)與文摘，2008(10):10－13.

［3］閆福安. 水性樹脂與水性涂料［M］. 北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2009:89－90.

［4］劉登良. 涂料工藝［M］. 北京:化學(xué)工業(yè)出版社.

［5］南仁植. 粉末涂料涂裝技術(shù)［M］. 北京:化學(xué)工業(yè)出版社.

［6］高新田，潘锎，金順玉. 促進(jìn)劑對聚酯環(huán)氧粉末涂料性能的影響［J］. 現(xiàn)代涂料與涂裝，2010，13(2):10－14.