电动三轮车用水性丙烯酸烤漆的研制

莱阳红安化工有限公司

安华

前言

      中国目前经济总量属世界第二，有先进的航空航天技术、成套高铁技术、核电技术、运算速度最快的计算机…..但是还有比较多的低端制造业，并且这些产品有着广大的市场，可以吸纳较多文化程度和技能较低的人的就业。国家大力倡导提升低端制造业的水准，比如奔跑在农村和中小城镇的电动三轮车，对广大老百姓来说是经济方便的出行交通工具，现在的外观和安全性也比较好，同时这类产品这些年已形成了较集中的产业群，比如江苏丰县的电动三轮车产业园，规模较大，绝大多数有涂装线。三轮车铁质件过去以溶剂型氨基烤漆为主，也有丙烯酸烤漆，这些涂料是传统的溶剂性涂料，对大气环境的污染比较严重。2016年2月国家执行涂料产品有机挥发物VOC≥420g/L需要交纳4%的强制消费税开始，并且随着人们生活观念的改变，对环保性产品的需求越来越迫切，目前电动三轮车行业面临政府、环保部门、巡视组等等的层层压力，涂料涂装的环保革命势在必行。涂料界对环保性涂料的认识主要指水性涂料、粉末涂料、UV涂料和高固体份涂料，根据电动三轮车的涂装情况，将氨基烤漆换成水性烤漆，对涂装厂家来说不改造或少改造已有的涂装线，换成水漆，就变成了环保涂装线，减少了对大气环境的污染，并提高了安全性。那么，对涂料厂家来说，研制出合格的水性烤漆即是市场的迫切需求又为环保做了贡献。

1、实验部分

1.1、实验用原材料

1.1.1、水性烤漆用树脂

本文研制的水性烤漆用热固性水性丙烯酸树脂采用本厂自制的树脂，编号为HA001和HA002，见表1，合成配方和工艺略。

                                                                 表1

型号                                指标	HA001	HA002
外观（目视）	清澈透明	清澈透明
色泽，Fe-Co法	≤2	≤2
固体，%	65±2	60±2
粘度，秒，格/25℃	35---100	40-100
酸价，mgKOH/g	50-80	40-60

1.1.2、本文研制的水性烤漆，氨基树脂采用青特的C325

1.1.3、本文研制的水性烤漆，助剂采用迪高公司的，颜料是常用工业级、水性助溶剂采用工业级如乙二醇丁醚、丙二醇甲醚、异丙醇、乙二醇叔丁基醚。

1.2、制备过程

1.2.1、制漆工艺

（1）将水性树脂HA001或HA002倒入漆缸，用二甲基乙醇胺，对树脂进行中和，调整PH值至7-8，可以加入少许去离子水，使PH值显示准确点；

（2）部分已中和的树脂中，加入分散剂、颜料、消泡剂和少许水性助溶剂，搅拌均匀，上砂磨机分散，至细度合格，就制成了色浆；

（3）色浆、加入剩余HA001树脂、C325树脂搅拌一下，再加入消泡剂和流平剂，最后加入水，调整粘度合格；

（4）喷漆，检验漆膜性能合格，计量包装。

1.2.2、有色水性丙烯酸烘烤面漆配方

根据对电动三轮车水性涂料的性能要求，对配方进行了很多次选择，根据经验，以下是相对比较理想的涂料配方，见表2。下面的结果和讨论中，对丙烯酸树脂和氨基树脂比例的选择，进行了讨论，颜料量依据遮盖力和光泽的平衡，不是一个固定的数。

                                                                            表2

序号	原料名称	规  格	天 蓝	中 灰
1	HA001树脂	红安化工	60	55
2	二甲基乙醇胺	工业中和剂	约5-6	约4-5
3	钛白粉	金红石型	10	20
4	酞青蓝	稳定型	3	/
5	炭黑	通用型	/	0.20
6	TEGO810消泡剂	迪高	0.2	0.2
7	TEGO760W分散剂	迪高	0.3	0.3
8	防沉剂	膨润土	0.1	0.1
9	混合助溶剂	工业	约3-6	约3-6
10	TEGO450流平剂	迪高	0.2	0.2
11	TEGO902W消泡剂	迪高	0.3	0.3
12	防闪锈剂	工业	0.5-1.5	0.5-1.5
13	C325树脂	氰特	8.5-10	8-9
14	水	去离子水	约10-15	约10-15
15	合计		约100	约100

备注：该涂料喷涂时全部用自来水稀释后施工，然后140℃×20分钟，室温放置1小时后检验漆膜性能。

1.3、涂膜性能检验

项目	灰	蓝
外观（目视）	漆膜平整光滑	漆膜平整光滑
光泽，60º	87-90	87-90
硬度，铅笔	2H-3H	2H-3H
附着力，划圈	1	1
冲击，Cm	50	50
柔韧性，mm	1	1
耐丁酮擦拭	50-100次	50-100次

此性能测试，硬度和耐丁酮擦拭比溶剂性涂膜好，光泽略低一点。

2、结果和讨论

2．1、对水性烤漆中丙烯酸树脂和氨基树脂的比例进行了选择，以清漆膜的性能来考察，见表3

                                                                       表3

原料名称	1#	2#	3#	4#
HU001	60-65	48-52	70-75	52-58
中和剂	约5-6	约4-5	约6-7	约5-6
C325树脂	10	10	10	10
TEGO4100	O.3	0.3	0.3	0.3
TEGO902W	0.3	0.3	0.4	0.3
助溶剂	5-10	5-10	5-10	5-10
去离子水	10-15	10-15	10-15	10-15
丙烯酸树脂/氨基树脂固体比	5/1	4/1	6/1	4.5/1
	140℃烘烤20分钟，测漆膜性能如下
膜厚，微米	18	17	19	18
硬度	2H-3H	3H	2H	2H-3H
冲击	50	50纹	50	50纹
附着力	1	1	1	1
柔韧性	1	1纹	1	1轻问
光泽（铁板60º）	110-118	110-118	110-118	110-118

根据以上涂膜性能测试1#最好，其次是3#和4#。综合考虑重复再做实验，以丙烯酸树脂/氨基树脂（固体比）=5.5/1比较理想。分析原因，传统溶剂型氨基漆通常醇酸树脂/丁醚化氨基树脂=3/1，完全是根据经验和实测性能确定两者比例，C325属于部分甲醚化氨基树脂，反应活性高，且交联点比丁醚化多，故需要的氨基树脂少，涂膜性能就可达到要求。

2.2、涂料中加水问题的考虑

（1）水性树脂中没有加入水，而是全部采用助溶剂，尽量做成高固低粘树脂，且包装时不加中和剂，便于储存；

（2）制漆时加入10-20%的去离子水，可以降低成本，但是不宜太多；

（3）喷涂施工时全部用自来水，既安全又环保。

2.3、耐候性考察

 将样板在自己工厂室外暴晒一年，这里接近海洋性气候，一年后失光率不大于15%，变色轻微。

3、结论

（1）经过一系列实验，用自制的水性热固性丙烯酸树脂研制的水性烤漆性能可以满足涂装要求；

（2）水完全溶于涂料，起到了稀释剂的作用。

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