高性能水性烘漆研制
梁乃杰1，2，项金阳1，2，许振阳2，何涛2，曾定2，许奕祥2，姚煌2，张捷2，余林1，余倩1
( 1 广东工业大学轻化学院，广东广州510006; 2 广州擎天材料科技有限公司，广东广州510806)
传统油漆以植物油、合成树脂为主要成膜物质，辅以各种助剂和颜料，使用时须加入甲苯、二甲苯等有机溶剂稀释。随着人们环保意识增强，环境保护愈来愈受世界的关注。涂料中的有机挥发物( VOC) 排放已受各个国家严格限制。
水性漆以多种高分子树脂为基料，水为分散介质，加入特种助剂使有机物( 填料、颜料) 与乳液树脂形成网状结构。相对而言，水性漆应用面广、安全、施工相对简单等优点，因此广大科技人员更为关注。水性聚酯涂料作为具有代表性的水性涂料，广泛应用于金属与木器的表面保护和装饰中，具有丰满度高、耐冲击性优良、附着力强等优点。本文通过熔融缩聚方法合成了水性聚酯树脂，讨论氨基树脂、树脂A、助剂佳用量，研制出一种涂层耐水性优、储存稳定性好的高性能水性烘烤漆。
1 实验部分
1. 1 实验仪器与设备
AL104 型电子天平( 常熟市双杰测试仪器厂) ;JJ3000Y 型电子天平( 常熟市双杰测试仪器厂) ; 控温加热套( 南通利豪实验仪器有限公司) ; JJ － 精密増力电动搅拌器( 常州澳华仪器有限公司) ; 环保型水洗式喷漆台( 广东展代配电箱制品厂) ; DHG － 9140A型电热恒温鼓风干燥箱( 上海市实验仪器总厂) ;Elcometer 407 三角度统计型光泽度仪( 力顺仪器设备有限公司) ; 手动型划圈法附着力测试仪( 广州标格达实验室仪器用品有限公司) ; 铅笔型硬度测试仪( 广州标格达实验室仪器用品有限公司) ; BGD302 漆膜冲击器( 广州标格达实验室仪器用品有限公司) ;电热恒温水浴锅( 北京市永光明医疗仪器厂) ; 橡皮酒精两用耐摩擦试验机( 广州标格达实验室仪器用品有限公司) ; 搅拌分散多用机( 广州标格达实验室仪器用品有限公司) ; 测色仪( 美国爱色丽公司) 。
1. 2 水性聚酯树脂合成工艺
投入所有合成单体( 除偏苯三酸酐) 及催化剂分别投入到合成装置中，通入氮气保护，升温至熔融后搅拌逐步升温到240℃左右，然后保温一段时间，取样测酸值约为2 ～ 7mg KOH/g。然后降温至一定温度，加入偏苯三酸酐，保温直到树脂透明为止，降温至100℃以下，加入助溶剂搅拌约0. 5h，再加入一定量中和剂和水，使至固含量达到50%，后出料。
1. 3 水性聚酯烘烤漆的配制
1. 3 水性聚酯烘烤漆的配制
1. 3. 1 实验配方
1. 3. 2 配制工艺
按以上原料表1 配方用量加到烧杯中，每加一原料之后要搅拌均匀，调节pH 值至8 ～ 9，300 目筛网过滤，可制得水性聚酯－ 氨基烘烤漆。
2 结果与讨论
2. 1 氨基树脂用量对涂膜性能影响
氨基树脂的用量对漆膜的物理、化学性能有重大的影响，选择合适的配比，既能起到固化交联的作用，又能保证漆膜的各项性能的影响。由表2 可见: 当氨基树脂用量过大时，涂层的耐丁酮性较好，但耐水性较差; 而当氨基树脂用量过小时，会影响涂膜成膜以及涂层耐水性较差。综合考虑，选择水性聚酯树脂与氨基树脂配比为15 /6为宜。
2. 2 树脂A 用量对漆膜性能影响
树脂A 中环氧基除了和水性聚酯树脂中的羧基反应外，还与氨基树脂中的羟甲基及烷氧基交联，形成了性能优异的涂膜，树脂A 的用量对涂膜有重大影响。实验证明，实际树脂A 用量与理论值有偏差，当其用量为120% 时，水性漆综合性能好，因此选定120%为宜。
树脂A 中环氧基除了和水性聚酯树脂中的羧基反应外，还与氨基树脂中的羟甲基及烷氧基交联，形成了性能优异的涂膜，树脂A 的用量对涂膜有重大影响。实验证明，实际树脂A 用量与理论值有偏差，当其用量为120% 时，水性漆综合性能好，因此选定120%为宜。
2. 3 助剂用量对漆膜性能影响
在确定氨基树脂和树脂A 用量的基础上，讨论助剂的用量。咪唑类固化助剂是杂环化合物，是树脂A 的良好固化剂，又是固化促进剂，其用量对涂膜的综合性能影响很大。实验表明，当其用量为3%时，水性漆的综合性能好。
3 结论
( 1) 探究了水性聚酯树脂与氨基树脂的比率，确定15 /6 为佳比率。
( 2) 在确定水性聚酯树脂与氨基树脂比率后，研究了树脂A 的合适用量，研究证明，实际用量与理论用量不一致，即为理论值120%。
( 3) 咪唑类助剂用量是在水性聚酯树脂、氨基树脂和树脂A 用量基础上确定的，终为3%。
( 4) 通过控制酸值合成水性聚酯树脂，调制体系pH 值，探索水性聚酯树脂与氨基树脂比率、树脂A 与助剂用量，研制了一种涂层耐水性优、储存稳定性好的高性能水性烘烤漆。
