亚光面漆的光泽度是亚光面漆的重要质量指标之一,如何做出光泽度稳定的产品是每个油漆厂都要面对的问题。文章讨论了三罐装聚氨酯亚光面漆的三个组分对光泽度的影响,提出了要生产出光泽度稳定的产品,就必须要保证这三个组份在消光性能上的稳定性。三罐装聚氨酯亚光面漆由三部分组成:A 组分(主剂),B 组分(固化剂),C 组分(稀释剂)。A 组分中含-OH 基团,B 组分中含-NCO基团,C 组分由不挥发性液体溶剂组成,不含反应性基团,只起到对稀调整粘度、调整挥发速度的作用[1]。三罐装聚氨酯亚光面漆是依靠A 组分中的羟基(-OH 基团)与B 组分中的异氰酸基(-NCO)反应生成网状高分子交联成膜。A 组分中的羟基与B 组分中的异氰酸基的反应速度对成膜速度有着非常大的影响。三罐装聚氨酯亚光面漆的消光性能是由添加在A 组分中的二氧化硅消光粉带入的。二氧化硅消光粉是以固体粉末的状态分散悬浮在A 组分中的。油漆干燥时,露出在漆膜表面的消光粉造成了漆膜表面的微小的凹凸不平,形成了光散射,降低了漆膜的光泽度[2]。
1 实验部分
1.1 原材料
短油羟基醇酸树脂;消光粉;消泡剂;流平剂;防沉剂;润湿分散剂;TDI/TMP 加成物固化剂;TDI 三聚体固化剂。
1.2 三罐装聚氨酯亚光面漆参考配方
1.3 三罐装聚氨酯亚光面漆漆膜的制备
板材:长40 cm 宽30 cm 厚12 mm 中密度纤维板;底漆:两道PU 透明底,用400 #干砂纸打磨平整;配漆:A 组分、B 组分、C 组分按规定配比配好、混匀,用200 目滤布过滤;施工方式:喷涂;喷涂压力:4 kg;喷涂量:200 g/m2;静置干燥:24 h;
1.4 涂膜的光泽度测定
仪器:光泽度测试仪器(WGG-60 通用型光泽度仪 60 度定角式)。
方法:在测试版面上选取5 个点(板材的中心与四角)进行测量,取其平均数。
2 结果与讨论
2.1 A 组分(主剂)对光泽度的影响
在A组分中,决定光泽度的成分有两个:短油羟基醇酸树脂、消光粉。其中消光粉是消光的关键性成分。在三罐装聚氨酯亚光面漆中厂家普遍使用的消光粉是二氧化硅消光粉。
2.1.1 消光粉用量对漆膜光泽度的影响
只改变A组分中消光粉的用量,使用同一B组分、C组分按同一配比调漆喷板,得到的光泽度数据见表2。
由表2可以看出,消光粉添加量为0时,漆膜光泽度为96度,是亮光。随着消光粉添加量的增大,光泽度越来越小。
2.1.2 短油羟基醇酸树脂的用量对漆膜光泽度的影响
只改变A组分中短油醇酸树脂的用量,使用同一B组分、C组分按同一配比调漆喷板,得到的光泽度数据见表3。
由表3可以看出,随着短油醇酸树脂用量的增大,光泽度增大。在A组分中,消光粉是以细小的固体颗粒的状态分散悬浮在短油醇酸树脂溶液中的。施工时,当油漆涂布在被涂物表面,随着溶剂挥发,涂膜变薄,消光粉粒子逐渐突出在在漆膜表面,在漆膜形成了细小的凹凸不平,形成了粗糙的表面。不均匀的表面和微弱的粗糙度会造成光的散射,因而降低了光泽。当A组分中消光粉的量增大,干燥时,突出在漆膜表面的消光粉的量就增大了,形成了更加粗糙的表面,光散射能力强,漆膜的光泽度就低。而随着A组分中的短油醇酸树脂量的加大,消光粉在成膜物中占比减少,相当于减少了消光粉的用量,干燥时,突出在漆膜表面的消光粉的量减少,光散射能力减弱,造成了漆膜光泽度的增大。
2.2 B 组分(固化剂)对光泽度的影响
B组分中常用的原材料有两种,一种是TDI-TMP加成物固化剂,一种是TDI三聚体固化剂。TDI三聚体固化剂有着比TDI-TMP加成物固化剂更快的反应速度。但是TDI三聚体会使漆膜变脆一般不会单独使用。现厂家常用的是两种固化剂的共混物。改变固化剂中TDI-TMP加成物与TDI三聚体的配比,使用同一A组分、C组分按相同配比调漆喷板,得到的光泽度数据见表4。
由表4可以看出B组分中TDI三聚体含量越大,亚光面漆的光泽度越小。其原因是之一是:TDI三聚体固化剂与A组分中的羟基的反应速度比TDI-TMP加成物固化剂的要快得多,油漆在喷涂到被涂物表面后,含三聚体多的体系反应速度快,分子量增大的快,因此体系粘度上升的快,消光粉沉降时受到的阻力加大[3],留在漆膜表面的消光粉量增大,漆膜光泽度减小。其原因是之二是:TDI三聚体固化剂与A组分的反应生成物相对于TDI-TMP加成物固化剂的来说,结构比较疏松,溶剂释放性好,造成湿膜粘度提升快,消光粉不易沉降,留在漆膜表面的消光粉量增大,漆膜光泽度减小。
2.3 C 组分(稀释剂)对光泽度的影响
C组分是由挥发性有机溶剂组成。它的作用是溶解稀释,调整施工粘度和体系的干燥速度,不参与反应成膜。但由于各种溶剂的溶解力、挥发速率的不同以及-NCO基、-OH基在各种溶剂体系中的反应速率的不同,就造成了不同的稀释剂对成膜过程的不同的影响。
2.3.1 C组分(稀释剂)的溶解力及极性对光泽度的影响
按照表5中的配方使用醋酸丁酯、二甲苯配制稀释剂,使用同一A组分和B组分按同一配比调漆喷板,得到的光泽度数据见表5。
由表5 可以看出,随着二甲苯添加量的增大,漆膜的光泽度变小。醋酸丁酯是极性溶剂,对A 组分(主剂)和B 组分(固化剂)都有良好的溶解力。二甲苯是非极性溶剂,对A 组分(主剂)和B 组分(固化剂)的溶解力较差。溶剂的极性越大,-NCO 基与-OH 基的反应速度越慢[4]。所以随着二甲苯量的加大,稀释剂的极性变弱,油漆涂布在被涂物表面后,湿膜中-NCO 基、-OH基的反应速度加快,分子量上升的速度加快,粘度上升的速度加快,造成了消光粉的沉降速度减慢,留在漆膜表面的消光粉的量增大,造成光泽度减小。另外,随着二甲苯量的加大,稀释剂的溶解力变弱,体系的粘度相应增大,消光粉的沉降速度减慢,留在漆膜表面的消光粉的量增大,造成光泽度减小。
2.3.2 C 组分(稀释剂)的挥发速度对光泽度的影响
稀释剂中其它组分不变,改变甲苯(相对挥发速率1.95)、二甲苯(相对挥发速率0.68)三甲苯(相对挥发速率0.19)的用量,调整稀释剂的挥发速度。
由表6 得出,稀释剂挥发速率提高,漆膜光泽度下降。随着稀释剂挥发速率的提高,湿膜内稀释剂含量减速加快,反应物浓度增大,反应速度加快,分子量增速加大,粘度增涨加快,造成消光剂沉降速度减慢,使更多的消光剂留在漆膜表面,造成光泽度下降。
3 结论
分别讨论了A 组分(主剂)、B 组分(固化剂)和C 组分(稀释剂)对三罐装聚氨酯亚光面漆的光泽度的影响。其结果表明A 组分中消光粉用量的增大,短油醇酸树脂用量的减少有利于漆膜光泽度的降低;B 组分中TDI 三聚体含量的增大有利于漆膜光泽度的降低;C 组分中溶剂极性减弱和挥发速度的增大降低了亚光漆的光泽度。