0 前 言
传统的溶剂型涂料因含有大量的有机挥发性物质，在施工过程中对环境产生严重污染，并危害人类身体健康。随着能源节约，环境环保成为日趋发展趋势，水性涂料的研发越来越受到各个国家的重视。水性涂料是逐步替代溶剂型涂料的更新换代产品之一，推行水性化涂装是中国涂装领域的一次革命。水性涂料的成膜物质包含醇酸树脂、环氧树脂、丙烯酸树脂以及聚氨酯等，其中水性醇酸树脂是中国研究较为完整的一款树脂。该树脂以水和少量的助剂为中和剂，由其配置的涂料体系VOC大幅度降低，符合现代绿色工业涂装和环保要求发展方向。其中水性醇酸涂料是以水性醇酸树脂为主要成膜物质，该涂膜具有光泽高、丰满度好、对颜料填料有较好的润湿性和分散性，由于醇酸树脂是醇和酸的缩合物，固含量有容易水解的酯键，降解使分子量下降，酸值上升，从而导致稳定性下降，使涂膜干性下降，甚至不干，同时其户外耐候性差等缺陷，阻碍了它向高档涂料的发展，需要通过改性来满足要求。醇酸树脂分子含有极性主链以及非极性侧链，使其能够和许多种树脂、化合物融合在一起，为物理性能的改性提供良好的前提。在水性涂料中水性丙烯酸涂料具有优良的户外耐候性而广泛应用于工程机械等行业，但由于丙烯酸酯树脂中含有亲水性基
团，如羧基、羟基等，使得涂膜的耐水性、耐污染性和耐溶剂性较差，并具有硬度低等物化性能不够好等缺点，且它不具备水性醇酸涂料涂膜丰满度高的特点。所以，将水性醇酸树脂和水性丙烯酸乳液冷拼制漆，有效地结合两种涂料优势，消除其劣势是一个重要的研究方向。
1 实验部分
1.1 原材料和仪器设备
本实验所使用的实验仪器如表1所示。
本实验所使用的实验原材料如表2所示。
1.3 实验步骤
在本实验中，均匀代表状态正常，未见变化；微稠代表乳液黏度增加。通过表5数据可以发现成膜助剂用量0.5～0.9 g，四者状态均未见变化，而成膜助剂用量提高，乳液黏度有所增加，原因是成膜助剂用量过多会对乳液产生溶胀现象，黏度增加，甚至会破乳。当然，实验中乳液黏度增加所示结果也是多种因素的共同作用，除去成膜助剂用量外，还包括水性丙烯酸乳液乳化剂含量多少，成膜助剂表面张力，成膜助剂纯度等。
本实验所使用的实验原材料如表2所示。
1.2 水性丙烯酸改性醇酸涂料配方
本实验水性丙烯酸改性醇酸涂料参考配方如表3所示。
按照表3给出的参考配方，按质量比例称取原料，将1～4逐步加入容器中，在高速分散机下搅拌分散均匀，然后在搅拌中加入5～12，分散30 min，形成均匀漆浆，进行研磨至细度≤25 μm，为组分A。将13～19在另一容器中用高速分散机分散均匀成乳液清漆，为组分B。然后将组分B，缓慢加入搅拌中的A中，分散均匀，用去离子水调节黏度至75～80 KU(25 ℃)即可。
1.4 设计理论
(1)颜基比，P/B≈0.88/1。
(2)颜料体积浓度(PVC)和临界颜料体积浓度
(CPVC)。当涂料达到CPVC时，涂膜相关性能会突然发生变化等，见图1、图2。
(3)中和剂。考虑对树脂的溶解能力、溶解参数、相对挥发速率、沸点、毒性等。
(4)助剂。考虑与体系的相容性。
(5)颜填料。考虑颜填料的遮盖力、着色力、密度、吸油量、细度、耐候性、耐光性以及有害元素含量等。
2 结果与讨论
2.1 成膜助剂丙二醇对涂膜性能影响
在本实验中，由于水性丙烯酸乳液的加入，需要加入成膜助剂来提高整体涂膜的成膜性。首先讨论丙二醇用量对于涂膜性能影响，并对涂膜进行耐水、耐3%盐水、耐盐雾性能测试，即喷涂样板，放置7 d，同时进行测试，结果如表4所示。
注：A代表查看涂膜情况，涂膜完整，无气泡。B代表涂膜少许起泡，涂膜部分脱落。C代表涂膜大部分起泡，大部分脱落。
从表4可以看出水性丙烯酸改性醇酸涂料整个体系中丙二醇用量在0.5%～0.7%时，涂膜耐水、耐3%盐水、耐盐雾效果较好，随着丙二醇用量增加，涂膜性能下降。而不加入丙二醇涂膜性能效果差。这是因为水性丙烯酸乳液为聚合物，丙二醇含量增多，乳液容易产生溶胀现象，乳液与丙二醇相容性变差，使涂料成膜具有不完整性，从而影响涂膜性能。如果丙二醇不在本体系中加入，没有成膜助剂协助其成膜，涂膜性能下降得会更快。
图3为提供6组耐盐雾图实际情况比较。
图3为提供6组耐盐雾图实际情况比较。
综上，对于不同涂膜性能要求，丙二醇加入量占乳液固含量的10.4%～14.5%为宜。
2.2 不同类型成膜助剂对涂膜影响
由于水性体系的特殊性，不同的基料，同一成膜助剂产生的效果不一样，在一种乳液中有效果的成膜助剂可能在另一体系中效果很差，甚至没有效果。不同的成膜助剂在同一乳液中发挥的效应也不一样，对于涂膜影响也具有差异性，本实验考察了不同成膜助剂对涂膜性能的影响。选取了4种成膜助剂：丙二醇甲醚、二丙二醇甲醚、二丙二醇丁醚以及醇酯十二。测试4种成膜助剂与水性丙烯酸乳液相容性，即称取10 g水性丙烯酸乳液加入成膜助剂测试乳液状态。实验结果如表5所示。
根据表5提供数据，本实验测试成膜助剂0.5 g、0.7g2个数值对涂膜影响，因表3提供参考配方中乳液用量为12份，换算成膜助剂用量为0.60 g、0.84 g。不同类型成膜助剂对涂膜影响如表6所示。
从表6可以看出明显的两点：一是丙二醇甲醚对于涂膜耐盐雾性能好。因为成膜助剂一般为高沸点溶剂，它可作为一种临时增塑剂，用以降低聚合物的玻璃化温度Tg，一旦颗粒变形和成膜过程完成后，成膜助剂会从涂膜中挥发，从而使聚合物Tg值恢复至初始值[6]。通常情况下，大多数成膜助剂在室温下挥发比水滞后1～2 h，因此，成膜助剂应该由挥发性较慢的溶剂组成。作为成膜助剂的大先决条件就是在干燥过程中，水分挥发，而成膜助剂仍留在涂层中，它后从涂层中自行挥发。在这4种助剂中，丙二醇甲醚沸点低，在相同测试中，在涂膜成膜后，丙二醇甲醚先挥发，对涂膜影响性能小。
二是实验发现醇酯十二在本体系中可以提高涂膜光泽，因为水从涂膜中挥发完后，高沸点成膜助剂留在涂膜中协助其成膜，使涂膜更致密，使吸入的光较少，反射光较多，进而光泽较高。
二是实验发现醇酯十二在本体系中可以提高涂膜光泽，因为水从涂膜中挥发完后，高沸点成膜助剂留在涂膜中协助其成膜，使涂膜更致密，使吸入的光较少，反射光较多，进而光泽较高。
2.3 防闪锈剂对涂膜影响
一般在水性醇酸树脂为成膜物质的涂料，喷涂在钢材上不会产生闪锈现象，本实验一部分水性丙烯酸乳液的加入需要考虑整体涂装是否在钢材上产生闪锈现象。本实验考察防闪锈剂用量对喷涂钢材上闪锈情况进行了讨论，见表7。
实验组1～组5，喷涂完毕放置在温度23 ℃、湿度(50%±5%)条件下放置30 min，发现涂膜无锈点，锈迹。实验组6，发现喷涂完毕2 min内，涂膜逐渐泛出锈点，从钢材边缘先容易出现锈点，逐渐向内部蔓延。这是因为在初期，涂膜未干，空气中的水分，涂膜中水分与钢材表面发生阴极反应，使铁离子化，进而空气的氧气进入涂膜，氧化产生锈蚀。而防闪锈剂主要作用在初期阻止铁离子化，离子渗透，从而解决闪锈问题。
在本实验中闪锈剂用量在0.5%～1.7%都可以解决闪锈情况，在此范围内对涂膜实干后进行耐水、耐3%盐水、耐盐雾进行了比较，以及对涂料贮存稳定性比较，见表8。
表8中的时间代表涂膜开始出现弊病的时候，包括耐水、耐盐水起泡、耐盐雾出现锈迹等，结果发现，随着防闪锈剂用量的增加，涂膜耐水、耐盐水、耐盐雾性能有所下降，防闪锈剂用量1.7%，50 ℃恒温箱放置测试贮存稳定性差。这是因为，一般防闪锈剂是一种复合型盐类物质，由于闪锈现象属于电化学作用的范畴，因此采用的防闪锈剂是具有还原性的物质来释放负电荷，而起到缓蚀的作用，由于这类物质含有的离子还原作用较强，过多的用量导致涂膜残留一些离子使得涂膜在长期耐水、耐盐水、耐盐雾性能下降，并且影响贮存稳定性。
图4为提高本实验表示组1～组5耐水试验比较。
综上，防闪锈剂添加量为配方量的0.5%～1.1%为宜。
综上，防闪锈剂添加量为配方量的0.5%～1.1%为宜。
3 结 语
(1)冷拼法制备水性丙烯酸改性醇酸涂料，树脂为水性醇酸树脂，乳液为水性丙烯酸类，具有表干快、耐盐雾好的优点。
(2)冷拼法制备水性丙烯酸改性醇酸涂料,当丙二醇用量在乳液固含量的10.4%～14.5%，防闪锈剂为配方量0.5%～1.1%时，涂膜化学性能较好，贮存稳定性好。
(3)冷拼法制备水性丙烯酸改性醇酸涂料,成膜助剂醇酯十二可以在本体系中增加涂膜光泽。
