一種混合溶劑比例在丙烯酸涂料中的應用

陳明干，董穎，嚴長應，熊標

(1.廣東三和化工科技有限公司，廣東 中山 528429；2.廣東衛斯理化工科技有限公司，廣東 廣州 511365)

0 引言

涂料的結構實用，價格便宜，效果顯著，是附加價值高的化學品[1]。用涂料噴涂不僅能在房屋和金屬等表面上起到裝飾和識別的作用，還可以防止表面生銹和延長使用的壽命[2]。在20世紀，熱塑性丙烯酸樹脂被研究人員發現改良后使其可以大量運用。之后，逐漸轉向了多個領域的使用，特別是建筑涂料行業[3]。熱塑性丙烯酸樹脂的揮發性使得它具有保光性、附著力強、耐磨、耐水性、耐堿性強等優點。另外，其使用方式較多，對環境條件的要求不高，即使在冬天施工也很方便[4]。涂料在施工時，涂料中的樹脂、顏料一般不宜調整，而涂料中的溶劑卻能任意調整比例，達到最佳施工黏度。因此，合適的混合溶劑比例在涂料生產過程中起到非常重要的作用，是涂料組分中不可或缺的一部分。本文考察了混合溶劑在熱塑性丙烯酸樹脂體系中的應用情況。

1 實驗部分

1.1 實驗原料

丙烯酸樹脂；丙酮；乙二醇甲醚；醋酸乙酯；助溶劑；鈦白粉；DME氣體。

1.2 實驗儀器

黑白卡紙；冷軋鋼板；分散攪拌機，上海現代環境；QHQ涂膜鉛筆劃痕硬度儀，天津儀表；分光測色儀，廣州艾比錫；涂膜沖擊器，上海現代環境；自動噴涂機，WGG60-E4光度計，科仕佳；鹽霧腐蝕試驗箱，常州國立試驗設備研究所；玻璃珠(d=0.8～1.2)；鐵制罐子和配套按頭閥門。

1.3 丙烯酸樹脂涂料的制備

準確稱取丙烯酸樹脂加入料桶，加入表1中2～6的溶劑，在轉速為400～500 r/min的分散機中分散溶解，攪拌時加入鈦白粉攪拌15 min后用500目的過濾袋進行過濾；倒入罐子，裝入玻璃珠閥門按頭等后打進氣體DME，得到手搖式自動噴漆，在自動噴涂機上以相同的速度在底材上進行噴涂。

表1 實驗配方表

1.4 樣板的制備

樣板材質為冷軋鋼板，噴涂前需要打磨和脫脂。打磨完成后用酒精把表面灰塵洗凈晾干后用保鮮膜密封等待使用。

1.5 測試與表征

漆膜與液漆的性能檢測均按照國標要求進行，測試標準如表2所示。

表2 測試標準

2 結果與討論

2.1 測試結果

根據配方制備了丙烯酸涂料，其性能測試結果如表3所示。

表3 性能測試結果

2.2 樹脂固含量對漆膜性能的影響

樹脂中含有不飽和鍵，在氧的作用下會存在老化等問題[5]。涂料里樹脂固含量的占比影響涂料流動性能和耐污性能[6]。固含量越高其光澤度越好，也能減少污染，但是耐候性和耐酸性就越低，且施工黏度較高不利于使用[7]。并且樹脂的種類和固含量影響涂料的涂布率，也就決定了產品的成本和價值，合適的樹脂固含量不僅能表現良好的性能，也能大大減少成本。按GB/T 1758—1979(1989)涂料使用量測定法：

式中：R為涂布率(m2/L)；X為使用量(g/m2)；ρ為液體涂料的密度(g/mL)。

篩選不同的固含量的丙烯酸樹脂，實驗不同固含量下對涂料涂布率的影響，得到的實驗結果如表4所示。

表4 樹脂固含量對漆膜性能的影響

由表4可以看出，丙烯酸樹脂的最低固含量40%的涂布率最低，且因固含量低導致干燥慢，粘接力低，噴出效果差容易流掛；而樹脂固含量為60%的涂料涂布率最高，但固含量過高會導致涂料變脆，降低了涂料的韌性；綜合樹脂固含量40、50、55的涂料效果來看，處于固含量50%附近的涂料性能是最為理想的，所以綜合表4結果，選擇樹脂固含量為50±2%的丙烯酸樹脂。

2.3 混合溶劑對耐候性色差的影響

溶劑涂料適合不同的施工條件，而溶劑涂料的涂層可阻擋空氣，減少破裂問題[8]。擁有較多氫原子的甲苯更容易發生轉移反應，可以使樹脂黏度和聚合度降低[9]。溶劑是聚合反應的重要影響因素，必須選擇與樹脂相匹配，才能不影響漆的配合過程，保證合成過程穩定的溶劑系統[10]。使用打磨好的四個鐵板均勻噴涂后，一個放置陰涼通風的位置，一個放置在暴曬場，一個放入烘箱，最后一個用塑料膜密封作為標準板，考察不同環境下涂料的耐候性，每個月進行一次使用分光測色儀測量，根據Eab容差公式(2)：

得到陰涼的L值和暴曬的L值及暴曬板的色差ΔE值，如表5所示。

表5 混合溶劑對耐候性色差的影響

由表5可以看出，通過選定比例的混合溶劑制成的涂料，在陰涼處的樣板測得L值無明顯變化，表示在陰涼處涂料色相穩定；而在暴曬場暴曬的樣板L值有略微的減小趨勢，表明暴曬的時間越長，涂料的色相就會越來越不穩定，其顏色就會越淺且發白。從分光測試儀中測量暴曬場的色差值ΔE對比，也可以看出涂料雖然色差在逐步偏大，但是在三個月的時間內色相上便無明顯差別，而熱儲3個月后的涂料色差最大為1.09，有了輕微的色差變化。

3 結語

樹脂能確定涂料的主要特性，但混合溶劑對涂料的性能有著巨大的影響。通過篩選與對比，選擇合適體系的樹脂與混合溶劑比例會使涂料具有良好的綜合性能。本文通過篩選樹脂固含量及混合溶劑比例的實驗(選擇固含量為50%±2%的丙烯酸樹脂作為成膜物質，選擇丙酮、乙二醇甲醚、醋酸乙酯、助溶劑等確定混合溶劑的比例)，制成一種耐鹽霧性、耐高溫的丙烯酸漆，其性能符合行業標準，具有廣泛的應用前景。