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助剂对黄色UV 固化道路标线涂料性能影响的研究*
张阳，王键，梁红冬，黄展，邱会华( 广东石油化工学院化学工程学院，广东茂名525000)
道路标线涂料是一种涂到路面上用来指示交通的涂料，UV 固化技术具有环境友好、适应性广、高效和经济等特点，因此UV 固化道路标线涂料是一种绿色环保道路标线涂料，其一般由低聚物、活性稀释剂、助剂等构成，通过加入各种添加助剂以满足工业使用的要求。本文通过研究分散剂、消泡剂和流平剂对黄色UV 固化道路标线涂料性能的影响，以期为UV 固化道路标线涂料的工业生产应用提供科学依据。
1 实验部分
1． 1 主要试剂与仪器
试剂: 4010 分散剂( EFKA) ，055 消泡剂( BYK) ，3777 流平剂( EFKA) 。
仪器: UVA － 201 － 20 型UV 光固化机( 上海沪粤明科学仪器有限公司) ，200 B /A 型超声波涂层测厚仪( PosiTector) ，漆膜划痕测试仪和QCJ 漆膜冲击器( 天津伟达仪器试验机厂) 。
1． 2 实验方法
实验选择自制黄色UV 固化道路标线涂料配方，首先将部分活性稀释剂和颜填料混合研磨制成色浆，然后将剩余活性稀释剂、低聚物、分散剂、消泡剂和流平剂等混合分散，再将两者用高速搅拌机混合分散，最后调整黏稠度得到涂料。称取1． 5 g 黄色UV 固化道路标线涂料涂于标准马口铁板，经UV 光固化机固化，先用超声波涂层测厚仪选出涂层厚度均匀的3 块板，然后测定这3 块优选板的涂膜耐划痕和耐冲击等性能。实验只改变分散剂、流平剂和消泡剂质量分数，其它组分保持不变，研究分散剂、流平剂和消泡剂对黄色UV 固化道路标线涂料性能的影响。
2 结果与讨论
2． 1 单因素实验
2． 1． 1 分散剂对涂料涂膜性能的影响
对所研究的黄色UV 固化道路标线涂料，固定其它组分不变，只改变分散剂质量分数，按实验方法进行操作，得出分散剂质量分数与涂膜耐划痕性能的关系如图1 所示。
由图1 可看出，在其它组分不变的情况下，只改变分散剂的质量分数，黄色UV 固化道路标线涂料涂膜耐划痕性能先随分散剂质量分数的增加而迅速增加，达到0． 3%后，涂膜耐划痕性能随分散剂质量分数的增加而缓慢减少。这是因为分散剂刚开始加入时可有效改善体系的润湿分散性，只需加入质量分数为0． 3%的分散剂就可以使体系分散均匀，再加入分散剂虽然可以提高分散效果，但会使体系产生气泡，从而降低涂膜的耐划痕性能。
只改变分散剂剂质量分数，得出分散剂质量分数与涂膜耐冲击性能的关系如图2 所示。
由图2 可看出，改变分散剂的质量分数，涂料涂膜的耐冲击性能先随分散剂质量分数的增加而增加，达到0． 3%后，涂膜耐冲击性能先随分散剂质量分数的增加而减少。这是因为分散剂刚开始加入时可有效改善体系的润湿分散性，但分散剂达到一定量时会使体系产生气泡，从而降低涂膜的耐冲击性能。
分析涂膜耐划痕性能和耐冲击性能及其他因素，选出分散剂对黄色UV 固化道路标线涂料影响的临界质量分数为0． 2%、0． 3%、0． 4%，以供进一步考察。
2． 1． 2 消泡剂对涂料涂膜性能的影响
对黄色UV 固化道路标线涂料，固定其它组分不变，只改变消泡剂质量分数，根据实验方法得出消泡剂质量分数与涂膜耐划痕性能的关系如图3 所示。
由图3 可看出，在其它组分不变的情况下，只改变消泡剂的质量分数，黄色UV 固化道路标线涂料的涂膜耐划痕性能随分散剂质量分数的增加而增加。随着消泡剂质量分数的增加，耐划痕性能先增加较快，达到0． 10%后增长放慢。这是因为消泡剂刚开始加入时可明显消除体系气泡，继续加入消泡剂仍然能进一步消除较难去除的气泡，但效果没有之前明显，所以增加涂膜耐划痕性能变化缓慢。
只改变消泡剂的质量分数，得出消泡剂质量分数与涂膜耐冲击性能的关系如图4 所示。
由图4 可看出，在其它组分不变的情况下，只改变消泡剂的质量分数，黄色UV 固化道路标线涂料的涂膜耐冲击性能随着消泡剂质量分数的增加先增加较快，达到0． 05%后基本不变。这是因为消泡剂刚开始加入时可明显消除体系气泡，剩余较难去除的气泡使消泡效果没有之前明显，所以增加涂膜耐冲击性能变化缓慢。
分析涂膜耐划痕性能和耐冲击强度性能及其他因素，得出消泡剂只需满足消泡即可，因此将消泡剂的质量分数定为0、0． 05%、0． 10%，以供进一步考察。
2． 1． 3 流平剂对涂料膜性能的影响
对所研究的黄色UV 固化道路标线涂料，固定其它组分不变，只改变流平剂质量分数，按实验方法进行操作，得出流平剂质量分数与涂膜耐划痕性能的关系如图5 所示。
由图5 可看出，在其它组分不变的情况下，只改变流平剂的质量分数，黄色UV 固化道路标线涂料涂膜的耐划痕性能先随流平剂质量分数的增加而明显增加，达到0． 2%后，涂膜耐划痕性能随流平剂质量分数的增加而缓慢减少。这是因为流平剂刚开始加入时可有效改善体系的基材润湿性和体系的流平性，再加入流平剂虽然可以缓慢增加流平效果，但会使体系趋于不稳定，从而降低涂膜的耐划痕性能。
只改变流平剂的质量分数，得出流平剂质量分数与涂膜耐冲击性能的关系如图6 所示。
由图6 可看出，改变流平剂的质量分数，黄色UV 固化道路标线涂料涂膜的耐冲击性能先随流平剂质量分数的增加而快速增加，达到0． 15% 以后，涂膜耐冲击性能随流平剂质量分数的增加而略微减少。
综合分析涂膜耐划痕性能和耐冲击强度性能及其他因素，将流平剂质量分数定为0． 1%、0． 15%、0． 2%，以供进一步考察。
2． 2 助剂对涂料涂膜性能影响正交实验结果与分析
分散剂、流平剂和消泡剂对黄色UV 固化道路标线涂料耐划痕性能的影响结果如表1 所示。
从表1 中可以看出，在其他因素不变的情况下，分散剂、流平剂和消泡剂对黄色UV 固化道路标线涂料涂膜耐划痕性能影响在同一个数量级水平，对耐划痕性能影响较大的因素是分散剂EFKA － 4010，对耐划痕性能影响较小的因素是消泡剂BYK － 055。将分散剂EFKA － 4010 的质量分数定为0． 3%、流平剂EFKA － 3777 的质量分数定为0． 15%、消泡剂BYK － 055 的质量分数定为0． 05%，能使黄色UV 固化道路标线涂料的耐划痕性能取得较好效果。
助剂对黄色UV 固化道路标线涂料耐冲击性能影响实验设计和结果如表2 所示。
从表2 中可以看出，在其他因素不变的情况下，对耐冲击性能影响从大到小的因素依次为分散剂EFKA－ 4010、流平剂EFKA － 3777 和消泡剂BYK － 055。将分散剂EFKA － 4010 的质量分数定为0． 3%、流平剂EFKA － 3777 质量分数为0． 15%、消泡剂BYK － 055 的质量分数定为0． 05%或0． 1%，能使黄色UV固化道路标线涂料的耐冲击性能取得较好效果。
综合分析涂膜耐划痕性能、耐冲击强度性能及成本等因素，确定黄色UV 固化道路标线涂料助剂的质量分数，分散剂EFKA － 4010 为0． 3%、流平剂EFKA － 3777 为0． 15%和消泡剂BYK － 055 为0． 05%。
4 结论
通过改变分散剂、流平剂和消泡剂的质量分数，测定黄色UV 固化道路标线涂料涂膜耐划痕性能和耐冲击性能，分析数据表明加入分散剂、流平剂和消泡剂有助于该涂料在制备和施工中起到润湿、分散、消泡和流平等作用，但加入的量要适当。运用正交实验方法，考察了分散剂、流平剂和消泡剂等协调对黄色UV 固化道路标线涂料涂膜耐划痕性能和耐冲击性能的影响，进一步证实了单因素实验的判断，并得出分散剂EFKA － 4010 质量分数为0． 3%、流平剂EFKA － 3777 质量分数为0． 15%和消泡剂BYK － 055 质量分数为0． 05%是黄色UV 固化道路标线涂料助剂质量分数的最佳选择。
