高性能丙烯酸聚氨酯桔纹漆的研究
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摘要：本文介绍了高固体分羟基丙烯酸树脂的合成，选用高固体分羟基丙烯酸树脂、颜料、触变剂、特殊助剂等制作丙烯酸聚氨酯桔纹漆，研究了影响桔纹漆的多方面因素，本研究项目目前已经实际应用于很多工程机械、汽车等行业。
中图分类号：O643.36文献标识码： A
丙烯酸聚氨酯油漆不仅具有优异的机械性能，还有光亮丰满、耐腐蚀、耐溶剂、保光保色、耐磨等性能，广泛应用于机械、建筑、船舶、航空航天等行业的表面涂装。目前由于大型机械和汽车等对漆膜的耐磨性、耐候性、耐腐蚀性的要求越来越高，一般聚氨酯难于满足。故通过对聚氨酯桔纹漆的树脂、助剂、催化剂等方面进行优化选择，研制出了高性能的丙烯酸聚氨酯桔纹漆。丙烯酸聚氨酯桔纹漆不仅有均匀的桔子皮样的美丽花纹，而且有很好的防护效果，它通过调整溶剂的挥发，涂料的触变，使漆膜不流平从而形成美丽的花纹。
1高固体分羟基丙烯酸树脂的合成
1.1配方设计原理
(1)引发剂的应用
为了提高树脂的固体份，减少溶剂的用量，用半衰期短的过氧化叔丁酯类引发剂，以便产生大量的自由基聚合中心，形成较小的分子链，从而降低粘度，减少溶剂造成的污染。
(2)链转移剂的选择
试验发现硫醇类链转移剂对大的分子链的转移有较明显的效果，从而进一步降低了树脂分子量降低了树脂的粘度，提高了树脂固体份，减少溶剂用量。
(3)玻璃化温度的调整
玻璃化温度是由所用的单体及之间的比例决定的，本试验将Tg控 制在30℃左右，生产出的这种树脂硬度及其他机械性能均较好。
溶剂的选择
溶剂有一定的链转移作用，选择合适的溶剂，也同样有助于树脂分子量的降低，树脂粘度的降低，减少溶剂用量，
经过试验，二甲苯为最终选择，其链转移效果较优。
树脂配方如下：
苯乙烯10～20%；丙烯酸丁酯10% ～25%；甲基丙烯酸甲酯7%～10%；β-丙烯酸羟基乙酯6%～10%；甲基丙烯酸0.5%～1%；溶剂35%。
1.2合成工艺简述
将溶剂二甲苯投入釜中，升温至回流。并回流10min左右，然后将单体与部分引发剂混合物共同滴加，在回流状态下均速滴加3-3.5 h，保温1h，再在短时间内滴加剩余部分引发剂并保温2-2.5h，出釜，过滤、备用。
技术指标（表1）：
表1树脂性能指标
酸值(mgKOH/g) ≤5
OH(%) 2.4
固体含量(%) 65±2
粘度(涂-4，25℃，s) 100～200
细度（um） ≤10
2聚氨酯桔纹漆的配制
2.1涂料配漆工序
(1)颜料分散
高固分丙烯酸树脂对颜料的润湿性能不如醇酸树脂好，需用良好的分散剂一方面保证颜料的润湿，另一方面要保证桔纹的效果，本文选择了毕克的BYK-983 作为分散剂，效果较好用量基本在0.2%。
(2)催化剂的选择
经过大量的试验，本试验选用活性较高的月桂酸二丁基锡作为催化剂，能有效加快漆膜的实干，而且油漆贮存稳定性基本不受太大影响，贮存期较长，用量在0.02%～0.05%。
(3)特殊助剂的选择
本油漆的漆膜要求外观有美观、均匀的桔纹，耐磨性较好。由于桔纹漆本身就是一类触变性涂料，故本实验采用了触变助剂有机改性膨润土以使漆膜产生较大的触变性，再加入形成桔纹的特殊助剂二者互相作用从而形成美丽的桔纹效果。
（4）溶剂的选择
二甲苯、甲苯、醋酸乙酯、醋酸丁酯、丙酮。二甲苯可以调节挥发速度，其余溶剂则溶解力很强，且挥发速度快有助于漆膜的桔纹形状定型。本实验采用甲苯：醋酸丁酯：醋酸乙酯：丙酮=2：1：1：1 这个比例，定型效果较好，花纹均匀适中。
（5）施工的影响
喷涂时，喷涂的粘度、压力、喷枪的口径均会影响桔纹的效果。粘度低，桔纹小，甚至流平后没有桔纹，反之则桔纹大。压力大时，雾化好，桔纹小，反之桔纹大。喷枪口径大，桔纹大，口径小，桔纹小且密。所以喷涂桔纹漆时一定要掌握好喷涂要领。
2.2成品漆的大致配方如下：
该漆分为甲、乙两组分，
甲组分为固化剂，为日本公司生产的N3390，NCO% 为20%。
乙组分为 (表2) ：
表2乙组分配方
高固体份羟基丙烯酸树脂 20%～45%
钛白粉 13%～20%
滑石、硫酸钡 10%～25%
分散剂 0.2%---0.5%
特殊助剂 0.1%～0.3%
溶剂 5%～10%
3产品性能测试 (表3)
表3产品性能测试
项目 技术指标 试验方法
漆膜外观 桔纹 目视
干燥时间(h) ，表干/实干 0.3/24 GB/T1728
粘度(涂-4，s) ，乙组分 160 GB/T1723
固化剂（包装后） 20
细度（um） ≤20 GB/T1724
硬度（铅笔） 3H GB/T1730
柔韧性 1级 GB/T1731
附着力 1级 GB/T1720
耐磨性 1000次 GB9266
冲击强度(kg*cm) 50 GB/T1732
耐水性(48 h，浸泡) 不起泡，不脱落 GB/T1733
耐湿热性(7d) 1级 GB/T1743
耐盐雾性(7d) 1级 GB/T1743
耐候性 氙灯加速老化箱试验，1000h，漆膜变色≤2级，基本无粉化、裂纹现象 常州涂料检测中心测试
4结论：
（1）必须掌握桔纹漆的喷涂要领才能喷涂出均匀美观的桔纹漆膜。
（2）.该漆外观桔纹均匀，耐磨性较优，基本性能较好；
（3）.丙烯酸聚氨酯树脂及其固化剂的选择对提高耐候性、耐腐蚀性打下了良好的基础。
（4）.该漆在工程机械上实际应用后，耐候性及耐腐蚀性优秀，反映良好，有较好的应用市场；
（5）.溶剂的选择及分散助剂、催化剂等的加入增加了漆膜的表观效果，增强了漆膜的内在性能；
（6）.该漆是基于普通聚氨酯桔纹漆上的成功突破，成功引入了高固体树脂，并改善了漆膜的基本性能。