低成本高性能快干醇酸樹脂涂料的制備

中國(guó)新型涂料網(wǎng)訊：
0 引言

       傳統(tǒng)的溶劑型醇酸樹脂涂料分為自干型、烘干型和揮發(fā)型，因其價(jià)格便宜、施工方便、工藝成熟，多年來(lái)被廣泛用于各行業(yè)的涂裝加工。其中自干型醇酸樹脂涂料具有漆膜光亮，豐滿度高，耐候性及附著力好等優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)今，隨著中國(guó)制造業(yè)的飛速發(fā)展，激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境對(duì)醇酸樹脂涂料的生產(chǎn)和使用等方面都提出了更高的要求。目前市場(chǎng)上提供的中低成本的自干型醇酸樹脂涂料普遍存在著失光率高，褪色快以及附著力差等缺陷。為了滿足市場(chǎng)需求，本研究開發(fā)了一種低成本、高保光保色性、高附著力的外用醇酸樹脂涂料，在高溫高濕環(huán)境中延長(zhǎng)產(chǎn)品使用壽命，市場(chǎng)反應(yīng)良好。

1.1 原材料

       C04 中油度混合醇酸樹脂，自制；大紅顏料A，杭州映山花顏料化工有限公司；大紅顏料B，杭州前進(jìn)科技有限公司；各種體質(zhì)填料，杭州榮瑞工貿(mào)有限公司；CD-1 防沉降劑，浙江臨安福盛助劑有限公司；助劑，上海美經(jīng)化工材料有限公司；混合溶劑，自制。

1.2 儀器與設(shè)備

       SFJ-400 砂磨、分散、攪拌多用機(jī)，上�，F(xiàn)代環(huán)境工程技術(shù)股份有限公司；WGG60-Y4 光澤度計(jì)，科仕佳光電儀器有限公司；刮板細(xì)度計(jì)，上�，F(xiàn)代環(huán)境工程技術(shù)股份有限公司；QTG-A 框式濕膜制備器，天津精科儀器有限公司；LND-1 涂4 黏度計(jì)，天津精科儀器有限公司；QWH 漆膜無(wú)印痕試驗(yàn)器，天津精科儀器有限公司；QZP 黑白格遮蓋力測(cè)試板，天津科信試驗(yàn)機(jī)廠；QBY-11 數(shù)顯擺桿硬度計(jì)，天津精科儀器有限公司。

1.3 基本配方

       通過(guò)對(duì)各原材料的選擇，確定了涂料的基本配方，見表1。

涂料的基本配方

1.4 制備工藝

1.4.1 色漆的制備

       將C04 中油度混合醇酸樹脂、分散劑和部分混合溶劑低速充分?jǐn)嚢杈鶆颍��?00 r/min 轉(zhuǎn)速下投入CD-1 防沉降劑，攪拌均勻后，高速（2 000 r/min）攪拌10 min，然后降速，緩慢加入大紅顏料A、B 和填料，以及部分助劑和混合溶劑，在600 r/min 的轉(zhuǎn)速下攪拌均勻，再開高速至2 000 r/min 攪拌分散至細(xì)度達(dá)到30 μm，加入剩余溶劑和助劑至黏度合格，過(guò)濾，靜置24 h。

1.4.2 漆膜的制備

       先用500# 砂紙打磨，然后用無(wú)水乙醇將馬口鐵片表面擦拭干凈，備用。將配制好的色漆與混合溶劑按7∶1 的比例兌稀，靜置30 min，按GB/T 1727—1992 中的噴涂法在馬口鐵板上制備漆膜，在25℃，濕度55% 的環(huán)境下自然干燥168 h。

1.5 涂料性能指標(biāo)

       涂料的性能指標(biāo)見表2，漆膜老化試驗(yàn)數(shù)據(jù)見表3。

涂料的性能指標(biāo)

漆膜老化試驗(yàn)數(shù)據(jù)

2.1 基料樹脂的選擇

       醇酸樹脂是涂料的主要成膜物質(zhì)，自干型醇酸樹脂是由干性油與多元醇和多元酸反應(yīng)而成。通過(guò)添加催干劑氧化干燥。影響其性能的因素有油度、酸價(jià)、固體含量以及黏度。在傳統(tǒng)的自干型醇酸樹脂涂料中，以中長(zhǎng)油度樹脂為基料，表干時(shí)間4~6 h，實(shí)干時(shí)間22~24 h ；以短油度樹脂為基料，表干時(shí)間2~3 h，實(shí)干時(shí)間18~20 h。油度越短，漆膜干燥時(shí)間越短，但是存在的缺點(diǎn)是穩(wěn)定性和耐候性下降，達(dá)不到客戶的要求。油度對(duì)醇酸樹脂涂料的性能影響見表4。

油度對(duì)醇酸樹脂涂料性能的影響

       由表4 可見：油度40% 的醇酸樹脂對(duì)色漆的原始光澤、保光保色性、泛黃性及玻璃化溫度最好，但穩(wěn)定性最差；油度55% 的醇酸樹脂穩(wěn)定性最好，但在光澤及保光保色性等方面較差；而油度50% 的醇酸樹脂在干燥性及戶外耐久性和耐水性等方面最好，其他性能居中。

       本研究通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)比較，采用一步法自行合成了一種中油度醇酸樹脂，添加了適量的改性高光樹脂，制得了快干型外用醇酸樹脂涂料。改性高光樹脂在醇酸樹脂中的加量要適宜，加量過(guò)大，漆膜柔韌性下降；其加量過(guò)小，漆膜光澤下降。經(jīng)過(guò)大量實(shí)驗(yàn)，選擇了最合適的比例，具體結(jié)果見表5。最終實(shí)驗(yàn)得到漆膜的表干時(shí)間為20~40 min，2~4 h 后不粘包裝薄膜，極大地提高了漆膜的干燥速率，同時(shí)，附著力、耐候性以及保光性良好。

醇酸樹脂與改性高光樹脂配比對(duì)光澤的影響

2.2 顏料的選擇

       目前用于色漆生產(chǎn)的顏料品種繁多，著色顏料是其中品種最多的一類。它的主要作用是遮蓋被涂物表面，并使其呈現(xiàn)鮮艷的色彩，同時(shí)也能提高漆膜的耐久性、耐候性和機(jī)械強(qiáng)度。因此，顏料除了要不溶于水、油和溶劑外，其顏色要鮮艷純正，在物理性能方面要具有良好的遮蓋力和著色力，且對(duì)光、熱穩(wěn)定及突出的保色性。針對(duì)市場(chǎng)上醇酸類大紅色漆的價(jià)格高，且不耐日曬、褪色快的現(xiàn)狀，本研究選擇了價(jià)格適中的偶氮系不溶性大紅顏料，它是一種色牢度較好的紅色顏料，其耐酸、耐堿、耐光6~7 級(jí)，再配以適量的永固紅顏料，提高其遮蓋力、鮮艷飽和度以及色牢度，實(shí)驗(yàn)顯示漆膜褪色慢，色牢度明顯提高。

2.3 填料的選擇

      填料用于色漆能降低成本。體輕的填料懸浮性好，可防止比重大的顏料沉淀；質(zhì)地細(xì)膩的填料可改善涂膜的流平性和打磨性。本研究選取了幾種填料按最佳比例配合使用，增加漆膜厚度，提高耐磨性和耐久性，同時(shí)大大降低了成本。具體結(jié)果見表6。

填料配比的影響

       由表6 可見：當(dāng)填料質(zhì)量比為2.5∶1 時(shí)，成本最低，同時(shí)懸浮性較好，與參照物對(duì)比，成本下降明顯，同時(shí)性能無(wú)下降。

2.4 產(chǎn)品環(huán)保性

       隨著如今社會(huì)高速發(fā)展，人們對(duì)環(huán)保和人體健康不斷關(guān)注，對(duì)涂料的環(huán)保性也提出了更高的要求。按修訂后的GB 18581—2009 標(biāo)準(zhǔn)，本涂料產(chǎn)品的VOC含量為450 g/L，低于500 g/L 的標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)，本涂料的混合溶劑以醋酸甲酯替代二甲苯，其中不含苯類溶劑，所以在環(huán)保性和節(jié)能減排上具有同類涂料產(chǎn)品所沒(méi)有的優(yōu)勢(shì)。

       本研究采用自制的中油度醇酸樹脂為基料，選用價(jià)格適中的偶氮系大紅粉，添加少量永固紅和適量的填料，制備的醇酸樹脂涂料大大降低了配方成本，極大地提高了漆膜干燥性，并且提高了漆膜的綜合性能，滿足了市場(chǎng)的需求。