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防盗门用水性氨基涂料的制备
赵祥龙1，李明春1，徐华明2，王书传2(1.华侨大学材料科学与工程学院，福建厦门 361021；2.信和新材料股份有限公司，福建泉州 362011)
0 前 言
近年来，防盗门生产行业随着房地产市场的兴起而迅速壮大，也带动了防盗门涂料的发展。氨基涂料因其施工方式简便、快捷，并且涂膜性能优良，可以满足各种场合的使用要求，一直以来在防盗门涂装领域占据极大份额。但随着国内外环保意识的增强，越来越多法规标准对VOC的排放做出了不同程度的要求和限制。以往的溶剂型氨基涂料固含量相对较低，挥发性有机物较多，难以满足环保要求，因此间接促进了粉末涂料和水性氨基涂料的发展。粉末涂料由于其配方特点，难以制备高装饰性高透明度的清漆。水性氨基涂料则没有这方面的障碍，无论在涂膜物理性能上还是涂膜装饰性上，甚至是施工性能方面理论上都可以达到和溶剂型氨基涂料一样的效果。本文对多种水性氨基树脂和水性丙烯酸树脂进行了实验和筛选，并研究了助剂和溶剂对涂膜最终性能的影响，结合防盗门厂的氨基烤漆施工特点，旨在制备一款用于防盗门涂装的水性氨基涂料。
1 实验部分
1.1 实验原材料
ETERWAT 1125-50、ETERWAT 1161-50，长兴材料工业；ZJ-801、ZJ-802，苏州嘉祥树脂；YG-SP881，北京阳光汇德；5747、5717，三木化工；KC：海名斯德谦；二丙酮醇(DAA)、正丁醇、无水乙醇、丙酮缩甘油、乙二醇单丁醚、异丙醇，市售；BYK-310、BYK-340、BYK-019、BYK-024、BYK-028、BYK-381，BYK；AFCONA-3034，AFCONA；YCK-1460，YCK；水。
1.2 实验主要设备
实验用小型分散机、合力涂膜冲击器、涂膜柔韧性实验仪、XGP镜向光泽度计、电子天平、电加热鼓风烘箱、中华铅笔、1.5 mm口径固瑞克空气喷枪、铁钴比色计、聚酯膜、涂膜划格器等。
1.3 涂料及涂层制备过程
按设计配方准确称量各组分，依次加入容器中，用实验用小型分散机中速搅拌20 min，混合均匀后180目过滤包装。制备好的涂料以水调节到喷涂黏度，即可在马口铁板上进行空气喷涂。喷涂完成后，将鼓风烘箱调节温度至150 ℃烘烤30 min，取出试板冷却24 h进行涂膜性能检测。
1.4 性能测试方法
水性氨基烤漆性能测试方法如表1所示。
2 结果与讨论
水性涂料以水作为分散介质。由于水的蒸发潜热大，表面张力比较高，因此水性涂料的施工方式和溶剂型涂料有着诸多不同。防盗门厂的涂装条件相对简陋，且流水线运转较快，水性氨基烤漆容易发生油缩、起泡等涂膜弊病。这也是水性氨基烤漆难以在防盗门涂装领域推广应用的原因之一。
2.1 主体树脂的筛选及研究
水性氨基烤漆树脂筛选实验方案如表2所示。
烘烤成膜后测试结果如表3所示。
烘烤成膜后测试结果如表3所示。
由表3可以看出， 实验7和实验9的最终涂膜性能可以满足指标要求，而以5717作为交联剂搭配YGSP881的树脂体系的性能在原漆颜色、弯曲性、硬度、光泽等各方面都优于以5747作交联剂的同类实验。
2.2 基材润湿剂对涂膜涂布效果的影响
2.2 基材润湿剂对涂膜涂布效果的影响
对于水性涂料体系而言，当被涂覆的基材表面张力低于涂膜的表面张力时，极有可能出现润湿不良的问题。涂料中添加少量的基材润湿剂，便可达到降低涂料表面张力的目的，使涂料变得易于展布。本实验在基础配方当中分别添加不同的基材润湿剂，充分搅拌均匀后滴在聚酯膜上，观察涂膜的铺展程度。以1～10为评分标准，1分最差，10分最好，测试配方及结果如表4、表5所示。
由表5可以看出，对于本实验采用的树脂体系，BYK-310拥有更高的润湿效率，在涂膜的铺展能力上要明显优于其他几款基材润湿剂。BYK-310是一种聚醚改性硅氧烷类的活性聚合物，可以快速地扩散在固-液界面降低表面张力，从而达到基材润湿的目的。同时由于剧烈降低了表面张力，可以极大程度避免缩孔现象，并且稳泡性相对不强烈，可以减少消泡剂的用量，从而达到良好的涂膜流平性。
2.3 消泡剂的筛选
消泡剂的测试同时考察两个方面，即消泡性能和对流平性能的影响，其结果评判以1～10为标准，1分最差，10分最好。测试配方、结果如表6、表7及图1所示。
3种消泡剂都是基于憎水的大分子聚硅氧烷结构，消泡剂的相容性取决于聚硅氧烷的憎水性。聚硅氧烷越憎水，则助剂越不相容，消泡性就越好。从实验结果来看，BYK019因拥有最强的憎水性，消泡效率最高，但同样因为不相容性太强，涂膜流平性能受到较大影响。而BYK028无法达到令人满意的消泡效果。BYK024在各方面的性能比较均衡，能够同时满足消泡和流平的要求。
2.4 助溶剂对流变体系的调节作用
在基础配方当中分别添加20%的各类助溶剂，并分别测试涂料的施工性能，实验结果以1～10为评分标准，1分最差，10分最好。测试结果如图2所示。
从实验结果当中可以看出，醇醚类助溶剂的加入，对体系黏度的降低帮助极大。随着体系黏度的降低，可以提高体系的施工不挥发物含量，从而减少施工道数。同时由于降低了体系黏度，在分散过程当中不容易稳固泡沫，消泡剂的添加量也可以适当减少，降低涂膜起皱的风险。体系中加入乙醇后，抗流挂能力和降黏能力明显提升，搭配丙酮缩甘油，亦可对抗高温起泡性能有较大帮助。
2.5 最终配方及性能
最终配方及测试性能如表8和表9所示。该配方综合性能和涂膜的表观状态都可以达到防盗门流水线的使用要求。
最终配方及测试性能如表8和表9所示。该配方综合性能和涂膜的表观状态都可以达到防盗门流水线的使用要求。
3 结 语
综上所述，可以得到结论如下：
(1)部分甲醚化的氨基树脂5717由于反应活性较高，涂膜的交联程度较高，因此具有极佳的涂膜物性和耐受性。
(2)端基聚醚改性的短链硅氧烷BYK-310底材润湿效果良好，在水性氨基烤漆体系当中，铺展效果最佳。
(3)消泡剂BYK024能够同时满足消泡和流平的要求，在达到消泡效果的同时，对流平性能影响较小。
(4)乙醇与丙酮缩甘油搭配，可以平衡高温起泡性、抗流挂性和降黏能力，使水性氨基烤漆易于施工。
