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電動三輪車用水性丙烯酸烤漆的研制

萊陽紅安化工有限公司

安華

前言

      中國目前經濟總量屬世界第二，有先進的航空航天技術、成套高鐵技術、核電技術、運算速度最快的計算機…..但是還有比較多的低端制造業，并且這些產品有著廣大的市場，可以吸納較多文化程度和技能較低的人的就業。國家大力倡導提升低端制造業的水準，比如奔跑在農村和中小城鎮的電動三輪車，對廣大老百姓來說是經濟方便的出行交通工具，現在的外觀和安全性也比較好，同時這類產品這些年已形成了較集中的產業群，比如江蘇豐縣的電動三輪車產業園，規模較大，絕大多數有涂裝線。三輪車鐵質件過去以溶劑型氨基烤漆為主，也有丙烯酸烤漆，這些涂料是傳統的溶劑性涂料，對大氣環境的污染比較嚴重。2016年2月國家執行涂料產品有機揮發物VOC≥420g/L需要交納4%的強制消費稅開始，并且隨著人們生活觀念的改變，對環保性產品的需求越來越迫切，目前電動三輪車行業面臨政府、環保部門、巡視組等等的層層壓力，涂料涂裝的環保革命勢在必行。涂料界對環保性涂料的認識主要指水性涂料、粉末涂料、UV涂料和高固體份涂料，根據電動三輪車的涂裝情況，將氨基烤漆換成水性烤漆，對涂裝廠家來說不改造或少改造已有的涂裝線，換成水漆，就變成了環保涂裝線，減少了對大氣環境的污染，并提高了安全性。那么，對涂料廠家來說，研制出合格的水性烤漆即是市場的迫切需求又為環保做了貢獻。

1、實驗部分

1.1、實驗用原材料

1.1.1、水性烤漆用樹脂

本文研制的水性烤漆用熱固性水性丙烯酸樹脂采用本廠自制的樹脂，編號為HA001和HA002，見表1，合成配方和工藝略。

                                                                 表1

型號                                指標	HA001	HA002
外觀（目視）	清澈透明	清澈透明
色澤，Fe-Co法	≤2	≤2
固體，%	65±2	60±2
粘度，秒，格/25℃	35---100	40-100
酸價，mgKOH/g	50-80	40-60

1.1.2、本文研制的水性烤漆，氨基樹脂采用青特的C325

1.1.3、本文研制的水性烤漆，助劑采用迪高公司的，顏料是常用工業級、水性助溶劑采用工業級如乙二醇丁醚、丙二醇甲醚、異丙醇、乙二醇叔丁基醚。

1.2、制備過程

1.2.1、制漆工藝

（1）將水性樹脂HA001或HA002倒入漆缸，用二甲基乙醇胺，對樹脂進行中和，調整PH值至7-8，可以加入少許去離子水，使PH值顯示準確點；

（2）部分已中和的樹脂中，加入分散劑、顏料、消泡劑和少許水性助溶劑，攪拌均勻，上砂磨機分散，至細度合格，就制成了色漿；

（3）色漿、加入剩余HA001樹脂、C325樹脂攪拌一下，再加入消泡劑和流平劑，最后加入水，調整粘度合格；

（4）噴漆，檢驗漆膜性能合格，計量包裝。

1.2.2、有色水性丙烯酸烘烤面漆配方

根據對電動三輪車水性涂料的性能要求，對配方進行了很多次選擇，根據經驗，以下是相對比較理想的涂料配方，見表2。下面的結果和討論中，對丙烯酸樹脂和氨基樹脂比例的選擇，進行了討論，顏料量依據遮蓋力和光澤的平衡，不是一個固定的數。

                                                                            表2

序號	原料名稱	規  格	天 藍	中 灰
1	HA001樹脂	紅安化工	60	55
2	二甲基乙醇胺	工業中和劑	約5-6	約4-5
3	鈦白粉	金紅石型	10	20
4	酞青藍	穩定型	3	/
5	炭黑	通用型	/	0.20
6	TEGO810消泡劑	迪高	0.2	0.2
7	TEGO760W分散劑	迪高	0.3	0.3
8	防沉劑	膨潤土	0.1	0.1
9	混合助溶劑	工業	約3-6	約3-6
10	TEGO450流平劑	迪高	0.2	0.2
11	TEGO902W消泡劑	迪高	0.3	0.3
12	防閃銹劑	工業	0.5-1.5	0.5-1.5
13	C325樹脂	氰特	8.5-10	8-9
14	水	去離子水	約10-15	約10-15
15	合計		約100	約100

備注：該涂料噴涂時全部用自來水稀釋后施工，然后140℃×20分鐘，室溫放置1小時后檢驗漆膜性能。

1.3、涂膜性能檢驗

項目	灰	藍
外觀（目視）	漆膜平整光滑	漆膜平整光滑
光澤，60º	87-90	87-90
硬度，鉛筆	2H-3H	2H-3H
附著力，劃圈	1	1
沖擊，Cm	50	50
柔韌性，mm	1	1
耐丁酮擦拭	50-100次	50-100次

此性能測試，硬度和耐丁酮擦拭比溶劑性涂膜好，光澤略低一點。

2、結果和討論

2．1、對水性烤漆中丙烯酸樹脂和氨基樹脂的比例進行了選擇，以清漆膜的性能來考察，見表3

                                                                       表3

原料名稱	1#	2#	3#	4#
HU001	60-65	48-52	70-75	52-58
中和劑	約5-6	約4-5	約6-7	約5-6
C325樹脂	10	10	10	10
TEGO4100	O.3	0.3	0.3	0.3
TEGO902W	0.3	0.3	0.4	0.3
助溶劑	5-10	5-10	5-10	5-10
去離子水	10-15	10-15	10-15	10-15
丙烯酸樹脂/氨基樹脂固體比	5/1	4/1	6/1	4.5/1
	140℃烘烤20分鐘，測漆膜性能如下
膜厚，微米	18	17	19	18
硬度	2H-3H	3H	2H	2H-3H
沖擊	50	50紋	50	50紋
附著力	1	1	1	1
柔韌性	1	1紋	1	1輕問
光澤（鐵板60º）	110-118	110-118	110-118	110-118

根據以上涂膜性能測試1#最好，其次是3#和4#。綜合考慮重復再做實驗，以丙烯酸樹脂/氨基樹脂（固體比）=5.5/1比較理想。分析原因，傳統溶劑型氨基漆通常醇酸樹脂/丁醚化氨基樹脂=3/1，完全是根據經驗和實測性能確定兩者比例，C325屬于部分甲醚化氨基樹脂，反應活性高，且交聯點比丁醚化多，故需要的氨基樹脂少，涂膜性能就可達到要求。

2.2、涂料中加水問題的考慮

（1）水性樹脂中沒有加入水，而是全部采用助溶劑，盡量做成高固低粘樹脂，且包裝時不加中和劑，便于儲存；

（2）制漆時加入10-20%的去離子水，可以降低成本，但是不宜太多；

（3）噴涂施工時全部用自來水，既安全又環保。

2.3、耐候性考察

 將樣板在自己工廠室外暴曬一年，這里接近海洋性氣候，一年后失光率不大于15%，變色輕微。

3、結論

（1）經過一系列實驗，用自制的水性熱固性丙烯酸樹脂研制的水性烤漆性能可以滿足涂裝要求；

（2）水完全溶于涂料，起到了稀釋劑的作用。

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