水性真空镀膜涂料的研制

水性真空镀膜涂料的研制

黄楚龙,詹光辉,黄烁鑫,陈洁红,王兆勤
(深展实业有限公司,广东揭阳522061)

1 引言
从目前市场情况来看,真空镀膜涂料基本上都是溶剂型涂料。和其他传统的溶剂型涂料一样,产品中的溶剂含量达50%左右,施工应用时溶剂含量更高,这些挥发性有机化合物(VOC)进入大气,造成环境污染。随着当今国际社会对VOC 排放限制要求的提高,以及石油、煤等资源日益匮乏,如何开发水溶性的、高性能的真空镀膜涂料,实现电镀行业更加彻底的清洁工艺生产,降低镀膜产品成本,提高镀膜产品性能,使真空镀膜工艺逐步替代污染严重的传统水电镀,以实现节能减排,成为真空镀膜涂料行业科研人员的研究热点。

2 设计思路
采用来源广、价格适中、低污染、含有双键的植物油脂肪酸和多元醇、树脂等为原料,用酯化、共聚、加成等方法使其含有大量活性基团,然后和异氰酸酯进行氨酯化,从而提高其坚韧、耐磨性能,并与含有多个羧基、且反应温度有明显差别的多元酸进行酯化,从而引进游离羧基,用胺中和成盐,使树脂溶于水。同时,选用含有甲氧基的水性氨基与之共混,从而交联成网络大分子,以满足金属镀膜涂料耐水、耐腐蚀性能及耐划伤、耐磨等机械性能。

3 试验原料
该水性真空镀膜涂料的研制,主要采用以下原料:亚麻油脂肪酸、豆油脂肪酸、妥尔油脂肪酸、三羟甲基丙烷、甘油、季戊四醇、苯酐、对苯二甲酸、偏苯三酸酐、顺酐、甲苯二异氰酸酯、酚醛树脂、水性氨基树脂、丙二醇丁醚、乙二醇丁醚、助剂等,以上原料均为工业级。

4 合成工艺
采用植物油脂肪酸、多元醇和多元酸合成醇酸树脂,并用聚氨酯进行氨酯化,再与偏苯三酸酐反应,合成水性醇酸,与水性氨基树脂制备水溶性醇酸氨基烘烤涂料。合成工艺详见图1。

5 结果与讨论
5.1 不同植物油脂肪酸对涂料性能的影响
不同植物油脂肪酸对涂料性能的影响见表1。

从表1 可知,选用亚麻油脂肪酸为好。
5.2 脂肪酸加入量对涂料性能的影响
脂肪酸加入量对涂料性能的影响见表2。

从表2 可以看出,随着脂肪酸加入量的增加,树脂在水中的溶解度变小,下面的曲线图(图2)清楚地显示出这种趋势。

如果用y 表示脂肪酸在水中的溶解度,x 表示脂肪酸加入量,可以用下面的二次经验方程来表示这种关系:

相关系数为0.9876,接近于1,说明相关性很好。

5.3 脂肪酸加入量对漆膜柔韧性的影响
脂肪酸加入量对漆膜柔韧性的影响见表3。

表3 数据说明,随着脂肪酸加入量的增加,漆膜柔韧性越来越好。
5.4 多元醇品种对涂料性能的影响
多元醇品种对涂料性能的影响见表4。

从表4 可知,选用三羟甲基丙烷为最好。

5.5 多元酸品种对涂料性能的影响
多元酸品种对涂料性能的影响见表5。

注:混合酸为间苯二甲酸、苯甲酸、顺酐、己二酸、苯酐、对苯二甲酸、偏苯三酸酐等。
从表5 可知,选用混合酸4 为最好。

5.6 树脂酸值对涂料水溶性的影响
树脂酸值对涂料水溶性的影响见表6。

这组数据说明,随着酸值增大,树脂在水中的溶解度有一个极大值。可以用三次经验方程来表示:

虽然表示式复杂了一些,但计算线能够完好地符合试验点,相关系数已近于1。详见图3。

5.7 氨基树脂的选择
氨基树脂的性能见表7。

从表7 可知,选用072 为好。

5.8 助溶剂的选择
助溶剂可以提高树脂与水的互溶性,调节漆的黏度,提高稳定性,改善漆膜润湿性,缩短初期干燥性。其性能见表8。

根据上表,考虑使用安全性,选用丙二醇丁醚。

5.9 中和剂的选择
中和剂的性能见表9。

根据表9,选用二甲氨基乙醇为中和剂。

6 结语
该水性真空镀膜涂料以聚氨酯水性醇酸为主,工艺可行,综合性能满足了真空镀膜技术要求,达到了预期的目的。在镀膜应用中封闭性好,附着力强,防腐蚀,稳定性好,满足了真空镀膜技术的苛刻要求。该涂料具备无毒、不燃烧、节约资源、不污染环境等特性,随着它的广泛应用,将从根本上解决油性真空镀膜涂料的VOC 排放问题,为国家节能减排做出贡献。

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