高性能水性烘漆研制

梁乃杰，项金阳，许振阳，何 涛，曾 定，许奕祥，姚 煌，张 捷，余 林，余 倩

(1 广东工业大学轻化学院，广东广州510006;2 广州擎天材料科技有限公司，广东广州510806)

传统油漆以植物油、合成树脂为主要成膜物质，辅以各种助剂和颜料，使用时须加入甲苯、二甲苯等有机溶剂稀释。随着人们环保意识增强，环境保护愈来愈受世界的关注。涂料中的有机挥发物(VOC)排放已受各个国家严格限制［1］。

水性漆以多种高分子树脂为基料，水为分散介质，加入特种助剂使有机物(填料、颜料)与乳液树脂形成网状结构。相对而言，水性漆应用面广、安全、施工相对简单等优点，因此广大科技人员更为关注［2］。

水性聚酯涂料作为具有代表性的水性涂料，广泛应用于金属与木器的表面保护和装饰中，具有丰满度高、耐冲击性优良、附着力强等优点［3］。本文通过熔融缩聚方法合成了水性聚酯树脂，讨论氨基树脂、树脂A、助剂最佳用量，研制出一种涂层耐水性优、储存稳定性好的高性能水性烘烤漆。

1 实验部分

1.1 实验仪器与设备

AL104 型电子天平(常熟市双杰测试仪器厂);JJ3000Y 型电子天平(常熟市双杰测试仪器厂);控温加热套(南通利豪实验仪器有限公司);JJ－精密増力电动搅拌器(常州澳华仪器有限公司);环保型水洗式喷漆台(广东展代配电箱制品厂);DHG－9140A型电热恒温鼓风干燥箱(上海市实验仪器总厂);Elcometer 407 三角度统计型光泽度仪(力顺仪器设备有限公司);手动型划圈法附着力测试仪(广州标格达实验室仪器用品有限公司);铅笔型硬度测试仪(广州标格达实验室仪器用品有限公司);BGD302 漆膜冲击器(广州标格达实验室仪器用品有限公司);电热恒温水浴锅(北京市永光明医疗仪器厂);橡皮酒精两用耐摩擦试验机(广州标格达实验室仪器用品有限公司);搅拌分散多用机(广州标格达实验室仪器用品有限公司);测色仪(美国爱色丽公司)。

1.2 水性聚酯树脂合成工艺

投入所有合成单体(除偏苯三酸酐)及催化剂分别投入到合成装置中，通入氮气保护，升温至熔融后搅拌逐步升温到240℃左右，然后保温一段时间，取样测酸值约为2 ～7mg KOH/g。然后降温至一定温度，加入偏苯三酸酐，保温直到树脂透明为止，降温至100℃以下，加入助溶剂搅拌约0.5h，再加入一定量中和剂和水，使至固含量达到50%，最后出料。

1.3 水性聚酯烘烤漆的配制

1.3.1 实验配方

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 配制工艺

按以上原料表1 配方用量加到烧杯中，每加一原料之后要搅拌均匀，调节pH 值至8 ～9，300 目筛网过滤，可制得水性聚酯－氨基烘烤漆。

2 结果与讨论

2.1 氨基树脂用量对涂膜性能影响

氨基树脂的用量对漆膜的物理、化学性能有重大的影响，选择合适的配比，既能起到固化交联的作用，又能保证漆膜的各项性能的影响［4］。由表2 可见:当氨基树脂用量过大时，涂层的耐丁酮性较好，但耐水性较差;而当氨基树脂用量过小时，会影响涂膜成膜以及涂层耐水性较差。综合考虑，选择水性聚酯树脂与氨基树脂配比为15/6为宜。

表2 氨基树脂用量对涂膜影响Table 2 Effects of the dosage of amino resins on coating film

2.2 树脂A 用量对漆膜性能影响

树脂A 中环氧基除了和水性聚酯树脂中的羧基反应外，还与氨基树脂中的羟甲基及烷氧基交联，形成了性能优异的涂膜，树脂A 的用量对涂膜有重大影响［5］。实验证明，实际树脂A 用量与理论值有偏差，当其用量为120%时，水性漆综合性能最好，因此选定120%为宜。

表3 树脂A 用量对涂膜影响Table 3 Effects of the dosage of epoxy resins on coating film

2.3 助剂用量对漆膜性能影响

在确定氨基树脂和树脂A 用量的基础上，讨论助剂的用量。咪唑类固化助剂是杂环化合物，是树脂A 的良好固化剂，又是固化促进剂，其用量对涂膜的综合性能影响很大［6］。实验表明，当其用量为3%时，水性漆的综合性能最好。

表4 助剂用量对涂膜影响Table 4 Effects of the dosage of promoter on coating film

3 结论

(1)探究了水性聚酯树脂与氨基树脂的比率，确定15/6 为最佳比率。

(2)在确定水性聚酯树脂与氨基树脂比率后，研究了树脂A 的合适用量，研究证明，实际用量与理论用量不一致，即为理论值120%。

(3)咪唑类助剂用量是在水性聚酯树脂、氨基树脂和树脂A 用量基础上确定的，最终为3%。

(4)通过控制酸值合成水性聚酯树脂，调制体系pH 值，探索水性聚酯树脂与氨基树脂比率、树脂A 与助剂用量，研制了一种涂层耐水性优、储存稳定性好的高性能水性烘烤漆。

［1］姜彦，何士敏. 以水溶性涂料为代表的绿色涂料进展［J］. 高师理科学刊，2000，20(4):65－67.

［2］孔志元. 中国水性涂料的现状及发展［J］. 涂料技术与文摘，2008(10):10－13.

［3］闫福安. 水性树脂与水性涂料［M］. 北京:化学工业出版社，2009:89－90.

［4］刘登良. 涂料工艺［M］. 北京:化学工业出版社.

［5］南仁植. 粉末涂料涂装技术［M］. 北京:化学工业出版社.

［6］高新田，潘锎，金顺玉. 促进剂对聚酯环氧粉末涂料性能的影响［J］. 现代涂料与涂装，2010，13(2):10－14.