水性氨基醇酸锤纹漆的研制

水性氨基醇酸锤纹漆的研制

□ 任 环,闫雪峰,李 娜,李缙成 (大连振邦氟涂料股份有限公司,辽宁大连 116036)

0 前 言
锤纹漆是美术漆的一种,干燥成膜后表面会产生类似锤击金属表面形成的不规则而微凹的圆斑花纹。它具有良好的装饰性能和防腐性能,能显著提高物件的外观质量,特别是对表面粗糙的物件,能掩盖产品表面不平滑等缺陷,被广泛应用于电冰箱、洗衣机、电风扇、仪器仪表、机床、保险柜、防盗门等的保护装饰性涂装。目前市场上锤纹漆的种类较多,应用最广的是丙烯酸锤纹漆和醇酸锤纹漆。有单组分、双组分之分,也分为自干型和烘干型,但大多为溶剂型。近些年随着人们环保意识的增强,水性树脂合成技术的提高,水性工业涂料的应用领域正逐渐扩大。在充分满足使用性能的前提下,一些厂家也在开发环保、使用安全的水性锤纹漆来替代溶剂型锤纹漆。本文采用水性醇酸树脂、甲醚化三聚氰胺甲醛树脂、非浮型铝粉及锤纹助剂制备了一种烘干型水性锤纹漆,它具有环保无污染、使用安全、纹理清晰、饱满、光泽高等特点,其各项性能指标已达到或超过溶剂型锤纹漆,是一种具有广阔市场发展前景的环境友好型涂料。

1 试验部分
1.1 水性氨基锤纹漆的制备
原料及配比见表1。

1.2 生产工艺
按配方质量比将非浮型铝粉用辅助溶剂浸泡并在分散机上低速分散均匀备用,将中和剂用去离子水稀释后加入水性醇酸树脂中分散均匀。然后加入氨基树脂,在低速搅拌情况下加入预先制备的非浮型铝粉浆,最后加入锤纹助剂并用水性色浆调色。搅拌均匀后过滤,包装。
1.3 性能指标及测试方法
水性氨基锤纹漆的性能指标及测试方法见表2。

2 结果与讨论
2.1 水性树脂的选择
目前市场上可供选择的水性树脂种类较多。本文选用了几种具有代表性的水性醇酸树脂、聚氨酯水分散体和丙烯酸乳液等水性树脂,并与通常采用的溶剂型锤纹助剂进行了初步配方筛选试验。结果发现,除水性醇酸树脂外,其余几种分散体或乳液在加入锤纹助剂后无明显锤纹效果,或者锤纹不清晰、立体感差。而水性醇酸树脂与传统锤纹助剂搭配能产生与溶剂型锤纹漆同样清晰、立体的锤纹效果。因此试验选用了进口水性醇酸树脂,配合氨基树脂烘烤交联后制得水性氨基锤纹漆。性能测试结果表明,具有高硬度、高光泽、机械性能优、贮存稳定性好等特点。
2.2 氨基树脂的选择
氨基树脂作为交联剂被广泛应用于溶剂型烘烤涂料领域,种类较多。其中全甲醚化三聚氰胺甲醛树脂是完全水性的,它固化后所形成的涂膜具有良好的硬度、柔韧性和耐老化性能。由于其反应活性较低,需加入酸催化剂来降低反应温度和提高交联反应速度。而酸催化剂会影响锤纹漆的贮存稳定性,为此选用了反应活性相对较高的英力士公司的部分甲醚化三聚氰胺甲醛树脂717,无需加入催化剂。当其加入量为12%~15%,经过120 ℃、20~ 30 min烘烤后,涂膜具有优良的物理性能和耐化学品性能。
2.3 锤纹助剂的选择
目前在溶剂型锤纹漆中广泛使用的锤纹助剂为高分子聚硅氧烷化合物,其以较低的添加量即可使多种铝浆涂料产生立体的锤纹效果。锤纹助剂大多使用二甲苯作为溶剂,不挥发成分在10%~20%,在试验选定的水性醇酸树脂体系中都能产生很好的锤纹效果。经筛选选用了海名斯公司的锤纹剂DeuAddHM-6,其用量对涂膜外观的影响见表3。
表3 锤纹助剂用量对涂膜外观的影响

从表3中我们发现,当锤纹助剂的用量在0.5%~0.7%有较好的锤纹效果。
2.4 铝粉的选择
铝粉分为浮型和非浮型两种。由于非浮型铝粉在涂膜中不会迁移到涂膜表面,且可以随意分布,在干燥过程中,随着稀释剂的挥发、树脂的上升而下降,加上锤纹助剂的共同作用而形成明显的锤纹图案,因此锤纹漆中均采用非浮型铝粉。由于水性锤纹漆还处于市场拓展阶段,目前市场可供选择的水性非浮型铝粉品种较少,最终选用了国外某公司的水性非浮型铝粉,其加入量在5%左右时有清晰的锤纹效果。
2.5 其他原料的选择
水性醇酸树脂中必须要加入中和剂中和树脂中的羧基,使其转变成盐的形式,常用的是氨、胺类及其衍生物。但只有盐的形成并不足以得到容易控制的稳定溶液,所以仍要加入辅助溶剂,主要有醇类和丙二醇醚类[1]。由于在用水稀释调整黏度时,水性树脂会出现黏度异常(水峰),中和剂和辅助溶剂的类型和用量对此都有影响。最终选择了三乙胺和丙二醇甲醚。

3 施工工艺
锤纹漆在喷涂施工之后能在底材上呈现出美丽的锤纹图案,一方面与该锤纹漆本身的配方设计有关,另一方面与相应的施工工艺参数控制也紧密相关。影响水性锤纹漆锤纹效果和涂膜性能的因素很多,主要有喷枪的喷嘴直径、喷涂黏度、喷涂时空气压力、喷嘴与工件的距离、喷涂速度、喷涂时喷枪移动的均一程度等等[2]。其中施工黏度对锤纹形成的影响最为关键。一般来说,黏度高时,锤纹大;黏度低时,锤纹小。这主要是因为黏度高时,涂料流动黏滞阻力大,因而能够较早地“冻结”锤纹,立体感也明显;黏度低时,涂料黏滞阻力小而易于流动,形成的锤纹小。施工时第1道锤纹漆较薄,要求盖底就行,施工黏度可以稍低,30~40 s(涂-4杯,25 ℃);第2道锤纹漆施工黏度为50~60 s,可以形成大小适中的锤纹。施工时,应根据客户的要求直接用水调整黏度,以喷涂
出合适的锤纹[3]。

4 结 论
目前,在我国工业涂装领域,水性涂料还只占很小的比例。传统溶剂型涂料给环境造成的污染以及生产过程中浪费大量能源的缺点,已经被越来越多的涂料企业及普通消费者所认知。水性涂料在生产和使用过程中不产生污染,同时节约大量的石油资源,是未来涂料行业的主要发展方向。虽然目前水性涂料还不能在所有领域取代溶剂型涂料,但随着技术的不断进步,涂料水性化的大趋势不可避免。水性锤纹漆的开发也正是顺应了这种形势。在“低碳”和“节能减排”的大力号召下,研制开发水性工业涂料替代溶剂型涂料是涂料研发人员义不容辞的责任。

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