工程机械用高固体分丙烯酸聚氨酯面漆的制备与性能研究
2021-06-25 09:08 浏览:191
范增军，张国芳，王建刚，秦铁汉(石家庄市油漆厂，石家庄 050086)
0 前 言
随着工业水平与科学技术的高速发展，涂料已成为诸多应用领域不可或缺的关键材料，对高性能涂料的需求更是逐渐增长。然而我国现有涂料产品多为中低固含量溶剂型产品，含有高达50%以上的有机溶剂，使用时不仅会严重污染环境、危害公众健康，而且浪费大量溶剂资源。目前，美国、日本、欧洲等国家和地区已相继出台环保法规严格限制涂料、胶黏剂等化工产品中挥发性有机化合物(VOC)含量水平，而我国随着以雾霾等的环境问题日益严重，在2016年国家工信部联合财政部也发文宣布实施《重点行业挥发性有机物削减行动计划》，预计在2018年低(无)VOC涂料产品比例要达到60%，因此，环境友好型产品将逐渐占据市场主要份额。
目前，主流的环境友好型产品大致可以分为4类，即粉末涂料、辐射固化涂料、水性涂料和高固体分涂料(其中无溶剂液体涂料属于高固体分涂料的发展极致)。但是粉末涂料需要高温烘烤固化，不适用于某些热敏感底材；辐射固化需要采用特殊的固化设备，难以用于异型件且对深色涂层的底漆难以固化；水性涂料的涂膜硬度、丰满度、耐化学品性等性能仍不及传统溶剂型涂料，上述这些不足在一定程度上限制了这些类型涂料在工程机械行业的推广应用。
我国环保部的《“十三五”挥发性有机物污染防治工作方案》也对主要行业的污染物、VOC排放进行了详细的规定，明确指出未来工程机械行业将推广使用高固体分涂料、粉末涂料等，至2020年，使用占比将达到30%以上。为响应国家环保政策，同时满足客户与行业市场需求，本实验通过对羟基丙烯酸树脂、固化剂和助剂的筛选，制备了一种工程机械用高固体分高性能丙烯酸聚氨酯面漆，具有广阔的市场前景和经济效益。
1 实验部分
1.1 实验原材料
所用原材料及规格产地如表1所示。
1.2 实验仪器设备
砂磨机，QSM-Ⅱ型，天津市精科联材料实验机有限公司；电热恒温鼓风干燥箱，TST202A-1B，成都特斯特仪器有限公司；多功能搅拌机，U450/80-220，上海微达工贸有限公司；电子天平，TC3K，常熟市双杰测试仪器厂；涂-4#黏度计，NDJ-5，上海平轩科学仪器有限公司；数显式密度计，YMS(0.1-5.0)，青岛创梦仪器有限公司。
1.3 实验方法
1.3.1 实验思路
液体涂料VOC(g/L)的计算公式如式(1)所示。
VOC＝(1-ω)×ρ×1 000 (1)
式中：ω——质量固体分，%；
ρ——液体涂料密度，g/mL。
从液体涂料VOC的计算公式可以看出，降低涂料VOC需从两个方面同时考虑：一方面，需要提高涂料质量固体分；另一方面，需要降低液体涂料的密度。提高涂料质量固体分可以选择高固含量树脂、固化剂，或者提高配方中颜填料占比，减少溶剂添加量。降低液体涂料的密度则需要降低配方中颜填料添加比例，采用低密度颜填料。因此，在设计配方时实验人员需考虑如何在提高涂料质量固体分与降低液体涂料密度之间寻找一个平衡点。
通过前期大量实验数据积累并分析，总结认为需从以下3个方面入手：(1)采用高固低黏树脂、固化剂；(2)除必要的颜填料外，尽量少加或采用低密度颜填料；(3)采用有降黏效果的助剂或活性稀释剂。
1.3.2 色漆实验配方
初步色漆实验参考配方如表2所示。