之前三升化工小周已經(jīng)介紹了有關(guān)水性環(huán)氧丙烯酸樹脂的合成，以及其與水性氨基樹脂配制水性浸涂漆的工藝。并且討論了單體、助溶劑、中和劑、水性氨基樹脂等因素對(duì)涂料性能的影響。隨著環(huán)保法規(guī)的強(qiáng)化，溶劑型涂料受到限制，從而促使涂料向高固體分涂料、水性涂料等環(huán)保型涂料的方向發(fā)展，尤其以水作溶劑的水性涂料具有節(jié)省資源、低VOC排放量等優(yōu)點(diǎn)而獲得迅速發(fā)展。

    本文研制的水性環(huán)氧丙烯酸浸涂漆不僅保留了溶劑型涂料的優(yōu)點(diǎn)，而且使形狀復(fù)雜工件的涂裝簡(jiǎn)單化，主要用于汽車底盤的涂裝。經(jīng)過(guò)三年多的使用，該浸涂漆完全能滿足各項(xiàng)性能的要求。

    1實(shí)驗(yàn)部分

    1.1水性環(huán)氧丙烯酸樹脂的制備

    1.1.1原材料

    丙烯酸、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸羥丙酯、苯乙烯、環(huán)氧樹脂、二甲基乙醇胺、丁醇、過(guò)氧化苯甲酰、乙二醇醚類溶劑，均為工業(yè)級(jí)。

    1.1.2制備工藝

    在裝有攪拌器、溫度計(jì)、回流冷凝器的四口燒瓶中加入丁醇和環(huán)氧樹脂，升溫到110℃，勻速攪拌下滴加溶有過(guò)氧化苯甲酰的混合單體，在1.5～2h內(nèi)滴完；滴加完畢后，保溫至轉(zhuǎn)化率大于98%，加入乙二醇醚類溶劑，然后加入二甲基乙醇胺進(jìn)行中和，至所得的環(huán)氧丙烯酸樹脂pH值7～7.5，并用一定量去離了水稀釋至固含量為50%±2%，出料，制得淡黃色透明粘稠狀水性環(huán)氧丙烯酸樹脂。

    1.2水性環(huán)氧丙烯酸浸涂漆的配制

    水性環(huán)氧丙烯酸浸涂漆配方見表1。

表1水性環(huán)氧丙烯酸浸涂漆配方

原料名稱  規(guī)格  質(zhì)量分?jǐn)?shù)/% 
水性環(huán)氧丙烯酸樹脂  自制，50%±2%  40～60 
水性氨基樹脂  國(guó)產(chǎn)，75%±2%  5～12 
色素炭黑  國(guó)產(chǎn)，工業(yè)品  2～3 
滑石粉  國(guó)產(chǎn)，工業(yè)品  3～10 
高嶺土  國(guó)產(chǎn)，工業(yè)品  5～10 
多聚磷酸鋁  國(guó)產(chǎn)，工業(yè)品  4～8 
分散劑  進(jìn)口  適量 
消泡劑  進(jìn)口  適量 
專用稀釋劑  自制  15～25 

    生產(chǎn)工藝：將部分水性環(huán)拉丙烯酸樹脂、專用稀釋劑和全部分散劑投入調(diào)漆缸中，攪拌均勻后，加入各種顏填料，分散均勻后，用砂磨機(jī)研磨至細(xì)節(jié)≤30μm，補(bǔ)足剩余的水性環(huán)氧丙烯酸樹脂、消泡劑、水性氨基樹脂、稀釋劑，攪拌均勻，過(guò)濾，包裝。

    1.3水性環(huán)氧丙烯酸浸涂漆性能指標(biāo)

    研制的水性環(huán)氧丙烯酸浸涂漆的性能指標(biāo)見表2。

表2 水性環(huán)氧丙烯酸浸涂漆的性能指標(biāo)

檢驗(yàn)項(xiàng)目  指標(biāo)  檢測(cè)方法 
漆膜外觀  黑色，平整光滑  目測(cè) 
粘度（涂-4杯）/s  150～170  GB/T 1723-93 
細(xì)度/μm  ≤30  GB/T 1724-89 
干燥時(shí)間（150℃）/min  15  GB/T 1728-89 
柔韌性/mm  1  GB/T 1731-93 
耐沖擊性/cm  50  GB/T 1732-93 
附著力/級(jí)  ≤2  GB/T 1720-89 
硬度  ≥0.5  GB/T 1730-93 
耐水性（168h）  無(wú)變化  GB/T 1733-93 
耐120號(hào)汽油性（72h）  無(wú)變化  GB/T 1734-93 
耐鹽水性（3% NaCl,48h）  不起泡  GB/T 1763-89

    2結(jié)果與討論

    2.1單體的選擇

    環(huán)氧丙烯酸樹脂配方的關(guān)鍵是選用單體，通過(guò)不同單體的組合來(lái)滿足漆膜特性的技術(shù)要求。共聚物的玻璃化溫度（Tg）很重要，共聚物發(fā)生玻璃化轉(zhuǎn)變時(shí)，許多物理性能，特別是力學(xué)性能隨之發(fā)生急劇的變化。根據(jù)公式推算出共聚物的Tg，調(diào)整樹脂的硬度，并引入羥基和羧基達(dá)到水溶性和交聯(lián)官能團(tuán)。所用單體的物理性能及主要作用見表3。

表3 所用單體的物理性能及主要作用

單體名稱  分子量  沸點(diǎn)/℃  均聚物Tg/℃  作用 
丙烯酸  72.06  142  106  提供水溶性及交聯(lián)點(diǎn) 
丙烯酸丁酯  128.17  147  -54  提供柔韌性 
苯乙烯  104.14  145.2  100  提供硬度 
甲基丙烯酸甲酯  100.12  101  105  提供硬度 
丙烯酸羥丙酯  130.08  77  73  提供交聯(lián)點(diǎn) 

    選擇上面幾種單體的不同配比制備樹脂，隨著共聚物Tg的下降，漆膜的柔韌性好，起泡傾向減小。

    2.2中和劑的選擇

    制備所用的水溶性樹脂的方法之一，是用有機(jī)胺來(lái)中和環(huán)氧丙烯酸樹脂上的羧基成鹽，從而獲得水溶性。有機(jī)胺具有揮發(fā)性，在涂料加熱成膜時(shí)，由于有機(jī)胺的揮發(fā)而釋放出—COOH，與涂料中的氨基樹脂反應(yīng)，形成性能優(yōu)良的交聯(lián)涂膜。胺的選用影響涂料的粘度、貯存穩(wěn)定性，以及涂膜固化及其性能等。水性漆膜烘烤起泡和表面起皺，胺是影響因素之一。三乙胺堿性強(qiáng)，反應(yīng)向成鹽方向進(jìn)行，其用量少，沸點(diǎn)低，它一到達(dá)表面后就馬上揮發(fā)成膜，涂膜表面干燥，但內(nèi)部還沒(méi)有干透，引起表面缺陷。而二甲基乙醇胺剛好與之相反，故本實(shí)驗(yàn)選用二甲基乙醇胺作為中和劑。

    2.3助溶劑的選擇

    為了提高樹脂的水溶性，調(diào)節(jié)興料的粘度和涂膜的流平性，必須加入少量親水性助溶劑，如低級(jí)的醇和醇醚類溶劑。本配方選擇乙二醇醚類、丁醇為助溶劑，與水按一定比例混合使用，所得涂料的施工固體分高，粘度適中，涂膜外觀、流平性佳。乙二醇醚類溶劑對(duì)人體傷害大，可用丙二醇醚類溶劑代替。

    2.4水性氨基樹脂固化劑用量的選擇

    選擇水性氨基樹脂與環(huán)氧丙烯酸樹脂交聯(lián)成膜，使之成為不熔不溶的涂膜。氨基樹脂的用量對(duì)涂膜的物理性能，如耐沖擊性、柔韌性、硬度、附著力等有影響。不同用量的氨基樹脂對(duì)涂膜性能的影響見表4。

表4 環(huán)氧丙烯酸樹脂與氨基樹脂配比的影響

環(huán)氧丙烯酸樹脂/氨基樹脂  硬度  耐沖擊性/cm  柔韌性/mm  附著力/級(jí) 
8.5/1  0.34  50  1  1 
7.5/1  0.65  50  1  1 
6.5/1  0.73  50  1  1 
5.5/1  0.78  50  2  1

    由表4可見，環(huán)氧丙烯酸樹脂與氨基樹脂配比為6～8：1時(shí)，涂膜的綜合性能較好。

    2.5顏料的選擇

    水性涂料以水作溶劑，多數(shù)樹脂呈弱堿性，所以水性涂料用的顏料與溶劑型涂料用的顏料有所不同。水性涂料要求顏料能夠耐高溫，顏料在水中不發(fā)脹，顏料色漿同水不返粗，顏料pH值接近中性。pH值太高，容易引起樹脂皂化；pH太低，呈酸性，則導(dǎo)致樹脂絮凝分層。本實(shí)驗(yàn)中所用的顏填料符合此要求。

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