高光泽水性丙烯酸氨基烤漆的研制

　　张建新，胡爱琼
　　
　　（武汉双虎工业涂料有限公司，武汉430035）
　　
　　摘要:通过选择水性丙烯酸树脂、氨基树脂等研制出高光泽水性丙烯酸氨基烤漆，并对影响水性丙烯酸氨基烤漆的主要因素进行了分析研究，探讨了水性丙烯酸树脂、氨基树脂、中和剂、助溶剂和润湿分散剂对涂料性能的影响。
　　
　　关键词:水性丙烯酸树脂;氨基树脂;水性涂料
　　
　　0前言
　　
　　丙烯酸氨基烤漆由于具有优异的性能，因而广泛应用于汽车涂装及轻工产品。随着人们健康和环保意识的不断增强，其水性化的趋势锐不可挡。在国外水性丙烯酸氨基涂料早已成为性能最好的水性涂料之一，并得到广泛的应用，而在国内水性丙烯酸氨基涂料刚刚开始起步，市场前景巨大，逐渐成为替代溶剂型丙烯酸氨基烤漆的最好品种之一。
　　
　　1试验部分
　　
　　1.1主要原材料
　　
　　水性丙烯酸树脂，国产;甲醚化氨基树脂，进口;金红石型钛白粉、炭黑，进口;异丙醇、仲丁醇、丙二醇甲醚、醇醚，工业品;助剂等。
　　
　　1.2水性丙烯酸氨基烤漆参考配方(见表1)

　　表1水性丙烯酸氨基烤漆参考配方

　　1.3水性丙烯酸氨基烤漆的生产工艺
　　
　　将水性丙烯酸树脂用DMAE中和剂中和至pH值为8左右，然后将水性润湿分散剂、颜料、部分助溶剂和部分去离子水等混合均匀后，砂磨分散至细度≤15μm，再将水性氨基树脂、剩余的助溶剂、剩余去离子水和其余的助剂等加入，充分搅拌后调整黏度，检验合格后，过滤包装。
　　
　　1.4水性丙烯酸氨基烤漆性能指标(见表2)

　　表2水性丙烯酸氨基烤漆性能指标

　　2结果与讨论
　　
　　2.1水性丙烯酸树脂、水性氨基树脂的选择和影响
　　
　　水性丙烯酸树脂、水性氨基树脂对水性丙烯酸氨基烤漆产生决定性影响。水性丙烯酸树脂多属于阴离子型，共聚树脂的单体中选用适量的不饱和羧酸如丙烯酸等，使侧链上带有羧基，再用有机胺中和成盐而获得水性。水性氨基树脂为甲醚化氨基树脂，它具有良好的水溶性，常用的有3种类型:完全甲醚化三聚氰胺树脂、聚合型部分甲醚化三聚氰胺树脂、聚合型高亚氨基高甲醚化三聚氰胺树脂，其性能如表3所示。
　　

　　表3水性氨基树脂的比较

　　在水性丙烯酸氨基烤漆中常用的是聚合型部分甲醚化三聚氰胺树脂和聚合型高亚氨基高甲醚化三聚氰胺树脂。具体选用那种类型必须根据水性丙烯酸树脂的性能来决定。在水性丙烯酸树脂方面我们对比了几个不同厂家的产品，其性能测试结果如表4所示。

　　表4不同厂家的水性丙烯酸树脂的测试结果

　　因此从表4可以看出水性丙烯酸树脂样品1综合性能较好，当它用胺中和至pH值为7.5～8时即具有水溶性。因此重点对水性丙烯酸树脂样品1试验，选择了国产的聚合型部分甲醚化三聚氰胺树脂和氰特的2种甲醚化三聚氰胺树脂（325氨基树脂和303LF氨基树脂）进行测试。氰特的325氨基树脂为聚合型高__亚氨基高甲醚化三聚氰胺树脂，它的固化温度为120～140℃，而303LF氨基树脂为聚合型部分甲醚化三聚氰胺树脂，固化温度为150℃以上。其性能试验结果如表5所示。

　
　　表5不同的氨基树脂的测试结果

　　因此从表5可以看出采用氰特的303LF氨基树脂时综合性能较好。
　　
　　2.2胺中和剂的选择和影响
　　
　　目前应用得较多的主要是AMP-95和DMAE中和剂，它们的性能各异。
　　
　　(1)试验胺中和剂对水溶性丙烯酸树脂的pH值和水溶性的影响，试验结果如表6、表7所示。

　　表6DMAE中和剂的影响

　　表7AMP-95中和剂的影响

　　由表6、表7可以看出不同的胺中和剂由于其胺值不同达到相同的pH值其用量不同，同时也可以看出只有水性丙烯酸树脂的pH值被中和到7以上时才具有较好的水溶性。

　　
　　(2)不同类型的胺中和剂对涂膜性能的影响如表8所示。

　　由表8可以看出，采用AMP-95中和剂时，对水性丙烯酸氨基烤漆的光泽产生影响，因此我们采用DMAE中和剂。

　　(3)不同中和程度对涂膜性能影响的试验结果如表9所示。

　　表8不同胺中和剂的测试结果

　　表9DMAE中和剂不同用量的影响
　　
　　
　　由表9可以看出不同的中和程度对涂膜的硬度产生重要的影响，当采用DMAE中和剂时其最佳用量为水溶性丙烯酸树脂的9%，中和后树脂的pH值为8左右。
　　
　　2.3助溶剂的选择和影响
　　
　　助溶剂对水性丙烯酸氨基烤漆的涂膜性能影响不大，但是对施工性能影响极大，主要表现在对涂料的施工固含量和涂料的流挂的影响，同时对涂膜最大不爆泡厚度有一定的影响。水性丙烯酸树脂经过胺中和后即具有一定的水溶性，但是这种水溶性有限，主要表现在用水稀释时黏度下降不明显。如果没有助溶剂帮助降黏，会导致施工固含过低，涂膜厚度不够，同时水峰明显，很容易流挂。另外由于水的沸点较低，如果没有高沸点助溶剂，涂膜在150℃的高温下很容易爆泡。我们选择了异丙醇、仲丁醇、丙二醇甲醚等助溶剂进行试验，从试验结果来看异丙醇降黏程度最大，其次是仲丁醇和丙二醇甲醚。当单独使用各个助溶剂试验时，其定性试验结果（用量为10%左右）如表10所示。

　　表10助溶剂对施工性能的影响

　　经过多次试验发现采用仲丁醇、丙二醇甲醚配合使用效果好于其他的组合方式。
　　
　　2.4水性润湿分散剂的选择的影响
　　
　　试验表明水性润湿分散剂不仅对研磨时间有影响，而且对水性丙烯酸氨基烤漆的光泽也产生影响。试验结果如表11所示。可以看出BYK-191润湿分散剂具有较好的效果，同时对其分散的水性丙烯酸氨基烤漆进行50℃加速储存一个月未见细度返粗和沉底现象。

　　表11水性润湿分散剂的影响

　　3结语
　　
　　研制的水性丙烯酸氨基烤漆，其涂膜性能和施工性能都达到了预期的效果，特别是它的高光泽、高硬度和耐水性是其他类型的水性涂料所达不到的，可与溶剂型氨基烤漆相比，同时它的VOC大大低于溶剂型氨基烤漆，很有发展前途。