音箱洒点漆用水性丙烯酸酯乳液的合成及应用
□林争超，王智英，邓俊英，杨欢，邢勇，孙家宽
(万华化学集团股份有限公司，国家聚氨酯工程技术研究中心，山东烟台 264002)
1 树脂合成
0 前言
水性音箱洒点漆是指在音箱表面涂装一层类似滴滴水珠效果的涂料，该涂料不仅能保护音箱表面不受外力损伤，又具有一定的艺术性和美术感。洒点漆外观饱满，装饰性强，可掩饰被涂装物体表面粗糙不平或者机械损伤等缺陷。本文介绍了一种用于音箱洒点漆的水性丙烯酸酯乳液，通过将乳胶粒子设计成核壳结构并调节Tg来平衡成膜性与硬度，同时引入室温自交联技术用以提高耐水性。在此基础上，对应用配方也做了相应研究。
1 树脂合成
1.1 试验原料(见表1)
1.2 核壳结构丙烯酸酯乳液的制备
在装有搅拌器、冷凝管、温度计的四口烧瓶中，加入一定量的去离子水、部分乳化剂和缓冲剂，形成均匀稳定的釜底料，水浴加热，升温到设定温度。将DAAM固体溶解在含有MMA、BA、AA的混合单体中，将预乳化液所需要的乳化剂溶解在计量的去离子水中，在高速搅拌下将上述配好的混合单体加入，预乳化，分别得到核层和壳层预乳化单体。将核层预乳化液单体加到四口烧瓶中，快速搅拌后，降低搅速，加入APS引发剂，引发聚合反应。反应一段时间后，开始滴加核层预乳化剂和APS引发剂，控制滴加速度。单体滴完后保温继续反应。开始同步滴加壳层预乳化液和引发剂水溶液。控制在2 h左右滴完。滴完后保温2 h，冷却，降温到室温，用中和剂调节pH值在7～9，加入后交联，搅拌均匀，用200目滤网过滤，得到具有核壳结构的丙烯酸酯乳液，具体技术指标见表2。
2 应用性能研究
音箱洒点漆主要的性能要求是：洒点效果要自然饱满，光泽在50%左右，耐水性优异，硬度高且硬度建立快。从树脂和配方角度设计试验，考察了Tg、填料比例、成膜助剂和黏度对于洒点漆性能的影响。
2.1 Tg对硬度和成膜性的影响
为了平衡成膜性和硬度，将乳胶粒子设计为核壳双层结构，同时调节内外层Tg，考察其对性能的影响结果。表3结果显示，内外层Tg的改变对于铅笔硬度和成膜助剂的添加量均有影响，且影响趋势是相同的：随着Tg的升高，硬度增加的同时，成膜助剂的量也明显增多。
2.2 填料比例对光泽的影响
洒点漆配方中要加入一定量的填料，一是会加强洒点效果，二是降低成本；但是填料的加入也会影响光泽。在配方中加入不同比例的玻璃粉(5 000目)，测试光泽。图1结果显示，随着填料比例的增加，光泽会显著下降。当颜填料比例在15%左右时，涂膜的光泽在50%左右。
2.3 成膜助剂对MFFT和硬度建立的影响
2.3 成膜助剂对MFFT和硬度建立的影响
音箱涂料喷涂下线之后要马上堆叠，故要求涂膜硬度建立快，选择合适的成膜助剂体系对涂膜硬度建立的影响很大。研究发现，成膜助剂对涂膜硬度建立表现在两方面：一是成膜效率，二是干燥速度。在选择成膜助剂体系可选择两种搭配使用。
如图2所示，测试了不同成膜助剂对低成膜温度(MFFT)的影响。加入二丙二醇丁醚(DPnB)后，树脂的MFFT由原来的44 ℃降低到9 ℃。不同种类的成膜助剂对树脂的成膜性能影响较大，亲水性较强的二丙二醇甲醚(DPM)，只能将MFFT降低到34 ℃。在选择成膜助剂时要兼顾成膜性能和硬度建立。加入不同成膜助剂后涂膜的硬度建立速度见图3。干燥1 d时，乙二醇丁醚(BG)因为挥发速度快(因毒性高，现已限制使用)，涂膜硬度高，其次为丙二醇丁醚(PnB)。DPnB为成膜助剂时，初始硬度建立较慢，但是干燥7d后的终硬度与BG和PnB相似。根据施工现场的干燥条件，也可以选择不同的成膜助剂搭配使用。
2.4 黏度与洒点效果的关系
喷涂音箱洒点漆需要口径较大的喷枪，在较低的气压下，将黏稠的涂料液喷成稀疏的雨点状漆点洒在音箱表面上，漆点来不及流平，溶剂和水已经挥发，从而形成大小均匀、自然饱满的水珠形状。喷涂黏度过小，涂料流平性好，洒点易塌陷；喷涂黏度过大，又会产生类似拉丝的现象，同样不能达到预期的洒点效果。因此，调节合适的喷涂黏度对于洒点效果至关重要。研究显示，在黏度为115～145 KU时，洒点效果明显、美观、均匀且大小合适，能够满足要求。具体测试结果见表4和图4。
2.5 音箱洒点漆的配方与性能
根据以上试验，终得到了造型美观漂亮、性能优异的音箱洒点漆，具体配方如表5所示。得到涂膜的性能见表6，洒点光泽在50%左右，硬度高且建立快，隔夜用指甲抠不掉，耐水性优异，达到了预期的要求。
3 结语
通过以上研究与测试可以得出如下结论：使用核壳结构水性丙烯酸酯乳液，加入合适比例的填料，搭配成膜效率高、干燥快的成膜助剂体系并调节好黏度，加上一定的喷涂技巧与经验，可以在音箱表面涂装一层造型自然、质感强烈、硬度高、干燥快、耐水性优异的水性环保涂料。
