自干型水性丙烯酸改性醇酸涂料的研制衬料

自干型水性丙烯酸改性醇酸涂料的研制

自干型水性丙烯酸改性醇酸涂料的研制

王瑞宏，郭晓峰，刘国旭，荆旺，李幕英

(河北晨阳工贸集团有限公司，河北保定072550)

摘要：本文介绍了一种自干型水性丙烯酸改性醇酸涂料的研究情况。并讨论了催干剂、中和剂、助溶剂等对漆膜性能的影响。

关键词：自干型；丙烯酸改性醇酸；水性涂料；中和剂；催干剂

0引言

水性醇酸树脂涂料具有很好的涂刷性和润滑性，但也存在一些明显的缺点：涂膜干燥缓慢，硬度低，耐水性、耐腐蚀性差，户外耐候性不佳等，需要通过改性来满足性能要求[1]okmart.com。另外水溶性醇酸树脂在贮存过程中由于酯键的水解，会降低树脂的相对分子质量；加之其本身的相对分子质量较低，氧气在水中的溶解度较低等，导致其干燥速率比相应的溶剂型醇酸树脂慢。除干燥速度较慢之外,其早期的硬度、耐水性和耐溶剂性较差，清漆和色漆的水解稳定性也不尽人意，所以仍需对其改性。

采用丙烯酸对醇酸进行改性，制成水性丙烯酸改性醇酸乳液具有优良的保色性、保光性、耐候性、耐久性、耐腐蚀性及快干、高硬度，而且兼具醇酸树脂本身的优点，拓宽了水性醇酸树脂的应用领域，因而具有较好的发展前景。

1实验部分

1.1实验用原材料

水性丙烯酸改性醇酸乳液；润湿分散剂；消泡剂；钛白粉；炭黑；填料；磷酸锌；气相二氧化硅；催干剂；基材润湿剂；中和剂；助溶剂；去离子水。

1.2配方

表1水性丙烯酸改性醇酸涂料配方

原材料质量份

去离子水10

润湿分散剂2

消泡剂0.3

钛白粉15

炭黑0.03

填料7.5

硫酸锌7

气相二氧化硅0.5

高速分散研磨至细度≤20μm

水性丙烯酸改性醇酸乳液54

催干剂1.2

基材润湿剂0.3

中和剂1

助溶剂1.17

总计100

1.3水性丙烯酸改性醇酸涂料的性能指标

表2水性丙烯酸改性醇酸涂料的性能指标

检测项目检测结果检测标准

漆膜颜色及外观颜色符合要求，漆膜平整光滑目测

固体分/%≥50gb1725-79

细度/μm≤20gb1724-79

表干时间/h0.5gb1728-79

实干时间/h12gb1728-79

硬度(铅笔)≥hgb/t6739-1996

柔韧性/级1gb/t1731-93

耐冲击/cm50gb/t1732-93

附着力/级1gb1720-79

耐水性96h不起泡，不变色，不生锈gb/t1733-93

耐汽油性(0#柴油)48h不起泡，不脱落gb/t1734-93

耐人工老化900h不起泡，不剥落，无裂纹

粉化0级变色0级gb1865-80

2结果与讨论

2.1水性丙烯酸改性醇酸乳液的特性

水性丙烯酸改性醇酸乳液体系，使醇酸树脂的气干性和柔韧性得以改进。将丙烯酸单体与醇酸预聚物中的不饱和二元酸如马来酸酐进行共聚，使非共轭双键丙烯酸化。在醇酸树脂中引入二元环状羧酸，将丙烯酸酯类单体通过游离基聚合接枝到醇酸树脂分子中，合成水性丙烯酸改性醇酸树脂防腐涂料，该涂料具有优良的机械性能、耐水性、耐盐雾性能及干燥性能。

2.2中和剂的选择

添加中和剂，主要是为防止涂料体系由于添加不同颜料和助剂导致体系的ph值变化，保持体系的酸碱平衡，以防破乳。中和剂的选择影响到涂料的稳定性、粘度、干燥速度及漆膜的泛黄性[2,3]。

氨水的挥发速度快，漆膜干燥性能优良，但易泛黄；三乙胺的常温挥发速度适宜，而且三乙胺的助溶效果比氨水好，但三乙胺比氨水易使涂膜耐水性下降，主要是由于三乙胺挥发温度较氨水高，在涂膜中残余较多的胺盐集团，使漆膜的亲水性提高，耐水性下降。

amp-95是低分子量、高碱性、低气味，低挥发性的有机胺，具有以下特性：(1)赋于水性体系优异的ph值稳定性：与氨水及其它用于中和的有机胺化合物相比，具有极低的挥发性，可长期地保持体系ph值和黏度的稳定，提高产品的贮存稳定性及包装桶、罐的抗腐蚀性能。(2)amp-95可显著提高漆膜性能：由于amp-95最终会从漆膜中挥发出去，不但不会对漆膜光泽造成影响，而且由于它和分散剂共用会使颜料分散更加充分，因而使漆膜光泽有一定提高；其次，由于amp-95的协同作用，会使体系的分散剂等活性物质的用量降低，其本身又会从漆膜中挥发出去，因而可大幅度提高漆膜耐水性、耐擦洗性。(3)降低产品的刺激性气味：由于amp-95本身气味极低，用它代替氨水做为中和剂所制成的产品，刺激性气味大幅度降低。随着挥发性有机化合物(voc)规定越来越严格，amp-95成为替代氨的最佳选择。

2.3催干剂的选择

催干剂能加快水性醇酸树脂涂料的氧化交联成膜，复合催干剂比纯钴类催干剂在提高氧化干燥速度方面效果更明显[4]。

钴为氧化型催干剂，,通过金属离子本身的变价而催化氧的获取，质子的释放，双键的活化，酸的分解及过氧化物的分解，而加快吸氧反应。钴类有较好的催表干作用。而复合催干剂含有钴、锆、钡金属。钡为助催干剂，与钴配合使用，可以提高催干效果。锆为协同催干剂，是配位型聚合催干剂，能与树脂中的羟基或羧基络合，生成更大分子的配位络合物，其本身成为涂膜的组成，具有独特的催干性。因此，钴在助催干剂钡及协同催干剂锆的作用下，加快醇酸涂膜的表干。

2.4助溶剂对树脂的影响

助溶剂(也称共溶剂)的作用是增加树脂在水中的溶解度，同时调节树脂的粘度提高清漆的稳定性，改善涂膜的流平性和外观。常用的助溶剂包括醇类、醇醚类等有机溶剂，如丁醇，乙二醇醚，丙二醇醚等。经过实验我们采用乙二醇丁醚作助溶剂，漆膜的光泽较高，并且可以缩短涂膜的初期干燥时间

3结语

水性醇酸树脂涂料通过改性获得了良好的保色性、保光性、耐候性、耐久性、耐腐蚀性、快干性及高硬度等，克服了常规水性醇酸树脂涂料贮存稳定性差，干燥速度慢，早期硬度、耐水性和耐溶剂性较差等弊病，拓宽了水性醇酸的应用领域，可以应用于桥梁、管道、火车、储罐等设施中钢铁构件的装饰与防护。

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