高性能水性烤漆的制备及其性能研究 |
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1.3.2 水性漆的制备工艺 首先将水性铝银粉或珠光颜料、分散剂、BCS等低速分散均匀备用；将消泡剂、附着力促进剂、流平剂、防沉剂等加入乳液中，400 ~ 600 r/min剪切速度下分散15 ~20 min，用10% AMP-95（in water）调节涂料乳液PH为8 ~ 9, 添加备用的铝银浆等效果颜料浆，400 r/min剪切速度下分散10 ~ 20 min，加入增稠剂在400 r/min剪切速度下分散10 ~ 20min，去离子水调节黏度为80~ 120 s, 过滤包装备用。 1.4 水性漆的涂装工艺 本试验所采用的素材为没经过处理的铝板，铝板喷涂前用IPA溶剂擦洗清洁；将涂料黏度用水调整到30 ~ 40 s；喷枪空气压力为400~600 kPa，喷涂枪距为300 ~500 mm，实色漆喷涂时可以降低喷涂压力及减少喷涂枪距，喷涂环境温度为（25±2）℃，相对湿度50%左右为宜。工件喷涂完成后置于室内闪干10 ~ 15 min，然后放入160 ℃烘箱内烘烤10 min。取出冷却即得到高性能水性单涂层漆膜。 1.5 漆膜的性能测试 1.5.1 漆膜的机械性能及耐化性测试 漆膜厚度测试方法按照GB/T 13452.2—1992； 漆膜硬度按照GB/T 6739—2006； 柔韧性测试采用GB/T 6742—2007； 附着力按照1 mm百格划格法测定，结果分为0B ~ 5B，5B最好，0B最差； RCA测试机：选用进口7-IBB-CC型纸带测试机； 耐MEK选用RJCS耐溶剂擦拭仪； 耐水性测试选用恒温水浴箱。 1.5.2 高性能水性银粉烤漆与溶剂型银粉烤漆的性能对比 为了保证对比的公正性，溶剂型烤漆选用某跨国涂料公司用于3C电子产品喷涂的烤漆银白，二者对比结果见表2。 表2 试验结果与某跨国涂料公司溶剂型烤漆性能对比 项目 溶剂型银粉烤漆 水性银粉烤漆 干燥条件 160 ℃×10 min 160 ℃×10 min 涂膜外观 银粉白度好，排列好，手感细腻 银粉白度好，排列好，手感细腻 膜厚/μm 20~25 10~15 附着力 5B 5B 铅笔硬度 2H 2H 柔韧性/mm 1 1 RCA （负重175g ） 65次露底 220次不露底 MEK测试 500 g负重68次 1 000 g负重241次 耐水性（40 ℃去离子水） 240 h无变化 240 h无变化2 结果与讨论 2.1 不同水性分散体乳液对涂膜性能及银粉排列的影响 粒径较粗的金属效果颜料的排列由于颜料的粒径较大而不利于判断，所以，本试验采用的是粒径为8 ~ 10μm的水性铝银浆，此银浆的特点为细白、闪光效果好。 氰特VIACRYL VSC6276w-44WA对银粉的排列不理想，银粉在此体系中容易反粗、发黑，而AZ6608W-43WA虽然具有较好的银粉排列，但反应活性不够，耐RCA测试性能亦有欠缺。在同等条件下，优选广东丁氏化学的水分散丙烯酸聚酯乳液A1和进口水性丙烯酸分散体A2。所以，本试验最终选用A1和A2作为主体成膜物。 2.2 水分散乳液不同配比对银粉排列及涂膜性能的影响 不同的乳液配比，具体试验配方见表3，测试结果分别见表4。 表3 不同乳液比率试验配方 原材料 配方编号 G1 G2 G3 G4 G5 G6 G7 G8 水溶性银粉 5.2 5.2 5.2 5.2 5.2 5.2 5.2 5.2 BCS 4.5 4.5 4.5 4.5 4.5 4.5 4.5 4.5 10% AMP-95 in water 3.1 3.1 3.1 3.1 3.1 3.1 3.1 3.1 丙烯酸水分散体A2 48.0 42.0 36.0 30.0 24.0 18.0 12.0 6.0 水分散丙烯酸聚酯乳液A1 6.0 12.0 18.0 24.0 30.0 36.0 42.0 48.0 氨基树脂 4.0~8.0 4.0~8.0 4.0~8.0 4.0~8.0 4.0~8.0 4.0~8.0 4.0~8.0 4.0~8.0 助剂 适量 适量 适量 适量 适量 适量 适量 适量 去离子水 18~20 18~20 18~20 18~20 18~20 18~20 18~20 18~20 总计 100 100 100 100 100 100 100 100表4 不同乳液比率试验测试结果 项目 配方编号 G1 G2 G3 G4 G5 G6 G7 G8 膜厚/μm 10~12 10~12 11~12 11~-12 19~20 24~26 16~17 11~12 RCA 160℃×10 min 20 61 72 86 104 119 98 87 160℃×15 min 25 80 114 107 141 142 130 119 MEK 160℃×10 min 51 42 42 39 65 52 39 18 160℃×15 min 141 74 76 69 90 63 58 49试验得知，不同的乳液配比，对涂膜铝银浆的排列有着较大的影响，随着A2数量的减少，效果颜料的排列变得越来越差；同时从表2可看出： 160 ℃×10 min条件下，涂膜的耐MEK性能随着乳液A2量的增加首先呈上升趋势，但当增加一定比例后，又开始下降，在配方G5处出现峰值。 在160 ℃×10 min条件下，涂膜的耐RCA性能随着乳液A2量的增加首先呈上升趋势，但当增加一定比例后，又开始下降，在配方G6处出现峰值。 在160 ℃×15 min条件下，涂膜的耐MEK性能随着乳液A2量的增加，在配方G5处出现峰值。 在160 ℃×15 min条件下，涂膜的耐RCA磨耗性能随着乳液A2量的增加几乎呈上升趋势。 对比上述试验结果，当A1∶A2=1∶1左右时，涂膜有着较佳的综合性能和更好的银粉排列。 2.3 不同氨基树脂对涂膜性能的影响 试验得知，几种常用的氨基树脂在水性体系中的反应速度由快到慢依次为：进口氨基树脂D> MF900> Resimene 747> Cymel 303。许多国产水溶性氨基树脂虽然有较好的反应活性，但是，涂料的保质期比较短,涂料储存稳定性差。所以，本试验选用进口氨基树脂D作为固化交联剂，涂料常温下保存1年不变质。 2.4 不同催化剂对涂膜性能的影响 添加催化剂可以加快反应速度，提高涂膜的交联密度。不同催化剂对涂膜性能影响见表5。 表5 不同催化剂对涂膜性能的影响 项目 配方编号 1 2 3 4 5 水溶性银粉 5.2 5.2 5.2 5.2 5.2 BCS 4.5 4.5 4.5 4.5 4.5 10% AMP-95 in water 3.1 3.1 3.1 3.1 3.1 丙烯酸水分散体A2 24.0 24.0 24.0 24.0 24.0 水分散丙烯酸聚酯乳液A1 30.0 30.0 30.0 30.0 30.0 氨基树脂 4.0~8.0 4.0~8.0 4.0~8.0 4.0~8.0 4.0~8.0 助剂 适量 适量 适量 适量 适量 催化剂（10% in alcohol） NACURE® 155 0 0 0 6.0 0 NACURE® 2500 0 0 6.0 0 2.4 NACURE® 4054J 0 6.0 0 0 0 X49-110 6.0 0 0 0 3.6 去离子水 18.0~20.0 18.0~20.0 18.0~20.0 18.0~20.0 18.0~20.0 合计 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 重涂性 无重涂性 无重涂性 无重涂性 无重涂性 无重涂性上述试验可知：添加催化剂尽管可以加快反应速度，但对涂膜的重涂性（注：本文所说的重涂性是指原漆膜在不打磨情况下，直接返工喷涂）有着巨大的负面影响，或者根本就没有重涂性，所以，下列试验不采用添加催化剂来提升反应交联速度。 2.5 不同干燥条件、不同膜厚对涂膜耐MEK测试的影响 对于高温烤漆体系，漆膜的固化时间和固化温度直接影响漆膜的各项性能。相同烘烤温度条件下，不同烘烤时间以及不同漆膜厚度对漆膜性能的影响见表6。 表6 不同烘烤时间以及不同漆膜厚度对漆膜性能的影响 项目 DFT/μm 10-15 15-20 20-25 25-30 耐MEK 次数 160 ℃×10 min 58 78 83 65 160 ℃×15 min 138 160 220 155由表6可见，在相同干燥条件下，涂膜的耐MEK性能首先随着膜厚增加而增加，但到一定程度后，反而下降，其原因可能是涂膜太厚，在短时间内反应不充分所致，所以，涂膜的膜厚以15 ~ 20 μm为宜。同时，在相同的烘烤温度下，时间越长，漆膜交联度越高，漆膜固化越充分。 3 结语 本试验通过选用不同的乳液进行配比，同时搭配合适的氨基树脂，设计开发出一种高性能水性高温烤漆。该体系不仅仅可以与现有溶剂型烤漆流水线完美匹配，而且具有优异的性能和极佳的银粉排列效果。同时，可以用通用色浆对本体系进行调色，制作各种颜色的银粉（或珠光）效果漆和实色漆。 1）用水分散丙烯酸聚酯乳液A1和进口水性分散体A2搭配，当乳液A1∶A2=1∶1左右时，涂膜有着较佳的综合性能和很好的银粉排列。可以对此体系直接用水性色浆调色制作实色漆。 2）选用低醚化的进口氨基树脂D作为固化交联剂，当水性乳液与交联剂的固体含量比值为7∶3时，涂膜有着很好的综合性能。 3）使用催化剂虽然可以降低反应温度，加快反应速度，却牺牲了涂膜的重涂性。 4）本试验制备的高性能水性烤漆具有很好的储存稳定性，对铝等金属具有良好的附着力。可以广泛应用于电脑、汽车等产品的表面涂饰。 5）漆膜表面可以罩光，层间附着力良好，重涂性好。 （详情见《现代涂料与涂装》2017年第5期） 现代涂料与涂装 1995年创刊 国内外公开发行 国内涂装行业唯一的国家级期刊 国内涂装报道量最大的科技期刊 面向汽车、轨道交通、工程机械、船舶、家具、3C、航空航天等各行业涂装工程师 ★精准定位涂料涂装工程师★ 涂料、涂装、设计、设备上下游共同配合，实现完美涂层！ 公众微信平台 电话：0931-8496343 8493208 投稿QQ：1056418548返回搜狐，查看更多 |
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