單組份水性漆的制備及性能測(cè)試*

(咸陽(yáng)師范學(xué)院化學(xué)與化工學(xué)院，陜西 咸陽(yáng) 712000)

摘 要: 以自制聚氨酯乳液 (MPU) 和丙烯酸酯乳液 (MPA) 為主要成膜物質(zhì)，將二者進(jìn)行配比，并添加不同量的助劑成 功制得單組份水性木器漆產(chǎn)品，并通過(guò)漆膜性能測(cè)試對(duì)漆膜各項(xiàng)性能進(jìn)行測(cè)試。結(jié)果表明，當(dāng) MPU 和 MPA 配比為 1∶1，成膜助 劑含量為 5%，潤(rùn)濕劑含量為 9%，消泡劑添加量為 1. 5%時(shí)，漆膜的耐沖擊性為 120 kg. cm，光澤度為 89，柔韌性 1 mm，干燥時(shí) 間也縮短至 35 min，漆膜性能提高。
關(guān)鍵詞: 聚氨酯乳液; 丙烯酸乳液; 單組份; 助劑
中圖分類號(hào): TQ638 文獻(xiàn)標(biāo)志碼: A 文章編號(hào): 1001 － 9677(2016)021 － 0065 －

通常人們使用的涂料含有揮發(fā)性溶劑，在使用的過(guò)程中會(huì) 揮發(fā)出有刺激性氣味物質(zhì)，嚴(yán)重影響了人們的生活。近來(lái)，人 們逐漸研制出一種新型水性產(chǎn)品 ［1］ ，這類產(chǎn)品以水為溶劑，不 含系列有機(jī)溶劑，且在涂裝使用時(shí)能提升家具表面的亮度，對(duì) 基材沒(méi)有損傷。此水性產(chǎn)品同時(shí)可避免有機(jī)溶劑排放對(duì)環(huán)境造 成的危害。此產(chǎn)品的出現(xiàn)逐步成為新一代環(huán)保涂料產(chǎn)品 ［2］ 。 

本研究主要以自制聚氨酯乳液和丙烯酸酯乳液為主要成膜 樹(shù)脂，通過(guò)研究篩選出具有較佳性能的成膜物質(zhì)配比，同時(shí)研 究不同種類成膜助劑、消泡劑、潤(rùn)濕劑對(duì)漆膜性能的影響，最 終制得綠色環(huán)保的水性清漆產(chǎn)品。

1 實(shí) 驗(yàn)

自制 聚 氨 酯 乳 液 ( MPU) ［3］ ; 自 制 丙 烯 酸 酯 乳 液 (MPA) ［4］ ; 消泡劑 (AGITAN 100)，流平劑 (EDAPLAN LA 402)，明凌化工基團(tuán); 成膜助劑: 二丙二醇甲醚 (DPM)，二 丙二醇丁醚 (DPNB)，丙二醇苯醚 (PPH)，潤(rùn)濕劑 (TEGO Wet 270)，上海德予得貿(mào)易有限公司。

1. 2 漆膜性能測(cè)試 

據(jù) 《GB/T 1732 －1993 漆膜耐沖擊測(cè)定法》以不引起漆膜 破壞的最大高度測(cè)試漆膜的耐沖擊性能; 據(jù) 《GB/T 9286 －1998 漆膜附著力測(cè)定法》評(píng)價(jià)漆膜與底材之間附著的牢固程度; 據(jù) 《GB/T 9754 －1988 漆膜光澤測(cè)定法》，測(cè)定涂膜 60°光澤度; 據(jù) 《GB/T 1731 －1993 漆膜柔韌性測(cè)定法》以不引起漆膜破壞的最 小軸棒直徑表示漆膜的柔韌性; 據(jù) 《GB/T 1728 － 1979 (1989) 漆膜、膩?zhàn)幽じ稍飼r(shí)間測(cè)定法》測(cè)試漆膜表干和實(shí)干時(shí)間; 采 用 XJZ －200 型表面張力儀在室溫下通過(guò)吊環(huán)法測(cè)定成膜樹(shù)脂 乳液的表面張力; 采用 JC2000A 型潤(rùn)濕角測(cè)量?jī)x測(cè)定成膜樹(shù)脂 乳液在基材表面上的接觸角。

1. 3 單組份水性清漆制備工藝 

在水性清漆的制備過(guò)程中需要添加一些助劑以提高清漆產(chǎn) 品的性能，其配方組成如表1 所示，其具體制備過(guò)程為: 稱取一 定質(zhì)量的①，在1500 rpm 轉(zhuǎn)速攪拌條件下分散均勻，然后加入 預(yù)混的②和③，攪拌均勻后加入④，攪拌一段時(shí)間后加入⑤，并 在2000 rpm 轉(zhuǎn)速下攪拌30 min，然后將轉(zhuǎn)速降至 500 rpm，慢速 消泡之后添加⑥，攪拌 30 min 后，用 120 目的分樣篩過(guò)濾，靜 置一段時(shí)間出料。其配制工藝過(guò)程詳見(jiàn)圖 1。

2 結(jié)果與討論 

水性聚氨酯涂料的力學(xué)性能、耐腐蝕性、耐候性優(yōu)良，但 同時(shí)它柔韌性及防水性均不足。而丙烯酸樹(shù)脂柔韌性及防水性 能優(yōu)異，將兩者結(jié)合起來(lái)應(yīng)用，可以彌補(bǔ)聚氨酯的不足之處， 同時(shí)提升整個(gè)丙烯酸酯乳液的性能。本研究擬通過(guò)選取 MPU， MPA 來(lái)研究它們不同配比對(duì)漆膜性能的影響。

2. 1 聚氨酯與丙烯酸樹(shù)脂不同配比對(duì)漆膜性能的影響 

表 2 為按照?qǐng)D 1 所示步驟配制的一系列不同 MPU 與 MPA 配比的水性清漆的漆膜性能測(cè)試結(jié)果。

由表 2 可以看出，單純 MPU 的漆膜光澤度較高，單純 MPA 柔韌性能佳，光澤度一般，而兩者不同配比的耐沖擊性及 附著力都同樣優(yōu)良。隨著丙烯酸樹(shù)脂配比的增加，漆膜的柔韌 性能變好，這也說(shuō)明了丙烯酸樹(shù)脂的引入確實(shí)可以提高體系的 柔韌性 ［5］ ，最終確定以 MPU 與 MPA 的配比為1∶1 作為基本的 成膜樹(shù)脂。

2. 2 不同成膜助劑類型對(duì)漆膜性能的影響 

成膜助劑，又稱助溶劑，對(duì)聚合物起溶解和增塑作用，使 乳液粒子在低溫條件下能更好的融合。表 3 為不同成膜助劑對(duì) 漆膜性能影響的測(cè)試結(jié)果。由表 3 可以看出加入 PPH 的漆膜光 澤度比較小，并且有細(xì)小的裂紋。DPNB 對(duì)乳液溶解能力最強(qiáng)， 漆膜的光澤度和硬度比較高，但其揮發(fā)速率比較慢 ［6］ 。DPM 揮 發(fā)速率較快，成膜性能較好，有較高的硬度及高的光澤度?？?將 DPNB 和 DPM 按 1∶1 配比協(xié)同配合使用，達(dá)到較好成膜性。

2. 3 不同消泡劑用量對(duì)漆膜性能的影響 

消泡劑的用量若加入不當(dāng)會(huì)導(dǎo)致涂膜縮孔?？刂破崮せ?配方如下: 成膜樹(shù)脂 80%(m(MPU)∶m(MPA) =1∶1)，成膜 助劑 5% (m(DPNB)∶m(DPM) = 1∶1)，潤(rùn)濕劑(TEGO Wet 270)9%，添加不同量的消泡劑，高速分散后進(jìn)行漆膜性能測(cè) 試。表4 為不同消泡劑(AGITAN 100)用量對(duì)漆膜性能影響的測(cè) 試結(jié)果。由表 4 可以看出，消泡劑用量在 1. 5% 時(shí)涂層較平整， 同時(shí)附著力和耐水性優(yōu)良。

2. 4 不同潤(rùn)濕劑用量對(duì)成膜樹(shù)脂表面張力的影響 

在成膜樹(shù)脂中，按一定比例加入基材潤(rùn)濕劑 TEGO Wet 270 (0%，3%，6%，9%)，用表面張力儀對(duì)乳液的表面張力進(jìn)行 檢測(cè)，并對(duì)基材表面的接觸角進(jìn)行測(cè)定。表 5 為潤(rùn)濕劑加入量 對(duì)成膜樹(shù)脂表面張力和接觸角的影響測(cè)試結(jié)果。

在表 5 中，我們可以看到潤(rùn)濕劑用量為 0% 時(shí)，乳液表面 的表面張力和接觸角數(shù)值最大，隨著潤(rùn)濕劑用量增加至 9%， 成膜樹(shù)脂的表面張力減小至 55. 34 mN/m，接觸角降至 52. 27°。 潤(rùn)濕劑將成膜樹(shù)脂的表面張力降低，使得成膜樹(shù)脂表面能降 低，從而可以很容易的潤(rùn)濕基材的表面進(jìn)而進(jìn)行涂刷。

2. 5 單組份清漆性能指標(biāo)檢測(cè)結(jié)果

 采用成膜樹(shù)脂 80%(m(MPU)∶m(MPA) =1∶1)，成膜助劑5%(m(DPNB)∶m(DPM) =1∶1)，潤(rùn)濕劑(TEGO Wet 270) 9%，消泡劑(AGITAN 100)1. 5%，配制出單組份水性清漆產(chǎn) 品，表 6 為此清漆性能測(cè)試結(jié)果。

從表 6 對(duì)漆膜性能測(cè)定結(jié)果可以看出，在成膜樹(shù)脂是 MPU 和 MPA 的 1∶1 共混物的前提下，成膜助劑，消泡劑和潤(rùn)濕劑 的添加量對(duì)漆膜的性能影響也至關(guān)重要。在確定上述助劑添加 量后，漆膜的耐沖擊性，柔韌性和光澤度等性能均有所提升， 而且干燥更快，從而提高了漆膜的性能。

3 結(jié) 論 

本研究以自制聚氨酯乳液和丙烯酸酯乳液為主要成膜物 質(zhì)，確定兩者的質(zhì)量配比為 1∶1，當(dāng)成膜樹(shù)脂添加量為 80%， 成膜助劑［m(DPNB)∶m(DPM) = 1∶1］ 含量為 5%，潤(rùn)濕劑 (TEGO Wet 270) 含量為 9%，消泡劑 (AGITAN 100) 含量為 1. 5%時(shí)，漆膜的耐沖擊性為 120 kg·cm，光澤度為 89，柔韌 性 1 mm，干燥時(shí)間也縮短至 35 min，漆膜性能提高。

參考文獻(xiàn) 

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