一种水性聚酯卷材背面漆的制备及其性能研究

田 昕，曹 元，韩 华 （立邦工业涂料（上海）有限公司，上海 201201）

一种水性聚酯卷材背面漆的制备及其性能研究

田 昕，曹 元，韩 华 （立邦工业涂料（上海）有限公司，上海 201201）

常用的卷材背面漆体系很难达到国家环保部对挥发性有机化合物（VOC）含量的要求。介绍了一种水性聚酯卷材背面漆及其制备方法，同时研究了不同原材料及配比对涂料性能的影响。其综合性能与溶剂型聚酯背面漆性能相当，并具有更加优异的防腐蚀性能。

水性涂料；聚酯涂料；卷钢背面漆

0 引言

随着各国环保法规对挥发性有机化合物（VOC）的限制及人们健康环保意识的增强，水性涂料已经成为各国研究的重点和热点。水性涂料具有环保、零或低VOC排放、异味小、工艺清洁、不燃不爆等特点。

卷材背面漆主要起保护作用，同时提供外观装饰性和耐久性。常用的卷材背面漆主要有丙烯酸类、环氧类、聚酯类和聚酯改性环氧类体系。丙烯酸背面漆价格较高；环氧背面漆硬度高，附着力和耐压性好，但固含量低，柔韧性差；常用的聚酯背面漆固含量高，耗漆量小，价格相对便宜，柔韧性好，但附着力和耐压性相对较差；聚酯改性环氧背面漆的性能介于两者之间。同时，现有的环氧聚酯背面漆和聚酯改性环氧背面漆很难达到国家对VOC含量的标准要求。

鉴于此，有必要开发一种硬度高、附着力和耐压性好的水性卷材背面漆。

1 实验部分

1.1 原材料

聚酯树脂（OF-100），工业级，相对分子质量2 000~ 6 000，羟值10~50 mgKOH/g，酸值20~70 mgKOH/g，立邦涂料（中国）有限公司；氨基树脂（CYMEL 303和CYMEL 327），工业级，美国氰特公司；分散剂BYK180，工业级，毕克化学；防沉剂A-200，工业级，赢创德固赛；消泡剂BYK011，工业级，毕克化学；ADP附着力促进剂，工业级，德谦化学；酸催化剂N-2500，工业级，美国金氏化工；聚四氟乙烯蜡助剂，工业级，市售；流平剂BYK380，工业级，毕克化学；有机处理二氧化硅消光剂SYLOID C807，工业级，格雷斯中国有限公司；其他溶剂，工业级，市售；去离子水，自制。

1.2 水性聚酯卷材背面漆的制备工艺

水性聚酯卷材背面漆的制备步骤如下：

步骤1：将水性聚酯树脂用N，N-二甲基乙醇胺中和后，与分散剂、颜填料、防沉剂和水先预混合30 min，然后上砂磨机研磨至细度10 μm以下，制得浆料，研磨时温度控制在20~50℃，pH控制在7.5~8.5。

步骤2：在上述浆料中加入氨基树脂、乙二醇丁醚、异丙醇和水，混合均匀后，加入酸催化剂、附着力促进剂、蜡助剂、流平剂、消泡剂、消光粉，混合均匀后调节黏度至100~130 s（4#福特杯，20℃），pH控制在7.5~8.5。最后过滤，制得水性卷材聚酯背面漆。

1.3 样板制作及性能测试

1.3.1 样板制作

选用30 cm×16 cm×0.5 mm的镀锌板，用24#刮棒分别刮涂相应的背面漆，刮涂完毕后迅速放入330℃的烘箱中固化20~30 s［金属板温（PMT）：204~232℃］。然后取出冷却至室温，于（23±2）℃，相对湿度（50±5）%的环境中放置24 h后再进行各项性能测试，各项测试均在实验室环境下进行。

1.3.2 性能测试

黏度：按GB/T 9751—1988进行测定；固含量：按GB/T 1725—1979进行测定；铅笔硬度：按GB/T 13448—2006（9）进行测定；光泽：按GB/T 13448—2006（5）进行测定；耐甲乙酮擦拭：按GB/T 13448—2006（10）进行测定；划格附着力：按GB/T 13448—2006（13）进行测定；耐冲击性：按GB/T 13448—2006（8）进行测定；T弯：按GB/T 13448—2006（7）进行测定。

2 结果与讨论

按照不同原材料配比（表1），制备卷材背面漆。

2.1 原材料配比的影响

将制备的不同配比的水性聚酯卷材背面漆制板，并进行相关性能测试，结果见表2。

由表2可以发现：

（1） 由配比1，2，3可以看出，聚酯树脂和氨基树脂的配比必须合适，氨基树脂比例过低，漆膜固化不完全，容易黏连，耐溶剂性也不好（配比2）；氨基树脂比例过高，则交联密度过大，漆膜柔韧性不够，表现为铅笔硬度提高，弯曲性能下降（配比3）。

原材料 质量比配比1配比2配比3配比4配比5聚酯树脂3545353535氨基树脂88121212颜填料3030303030分散剂0.30.30.30.30.3防沉剂0.30.30.30.30.3消泡剂0.80.80.80.80.8附着力促进剂1.81.81.81.80酸催化剂0.30.30.30.80.8蜡助剂0.30.30.30.30.3流平剂0.20.20.20.20.2消光粉11111乙二醇丁醚55555异丙醇33333水3838383838合计124134128128.5126.7

表2 不同配比的水性聚酯卷材背面漆的性能测试结果Table 2 The performances test results of waterborne polyster coatings for coil back with different proportion

（2） 由配比1，3，4可以看出，酸催化剂的含量增加，与增加氨基树脂比例的效果类似，可以促进聚酯树脂更快固化，使漆膜的表面硬度提高，但柔韧性下降。

（3） 由配比1，5可以看出附着力促进剂的作用。卷材背面漆对于附着力的要求通常都比较高，一般需要添加合适的附着力促进剂。

（4） 通过改变配方中原材料的配比，可以改变漆膜特性，也可以根据不同性能要求，调节不同组分配比，获得不同的漆膜硬度、柔韧性、附着力。

2.2 与其他卷材背面漆的比较

将按配比1所制得的水性卷材背面漆与市售水性丙烯酸背面漆、溶剂型聚酯背面漆、溶剂型环氧背面漆进行性能比较，结果见表3。

表3 自制背面漆与其他市售背面漆的性能对比Table 3 The performance comparison among self-made back coatings and other marketable coil back coatings

由表3可见：自制水性聚酯卷材背面漆在性能上与市售溶剂型聚酯背面漆相当，与市售水性丙烯酸背面漆相比，具有固含量高、成本低等特点，并且在柔韧性上远远超过溶剂型环氧背面漆。

3 结语

本研究所制备的水性聚酯卷材背面漆具有固含量高、硬度高、附着力和耐压性好、柔韧性好等特点。测试结果显示：柔韧性方面，所制备的水性聚酯卷材背面漆T弯能达到3T~4T无剥落，达到溶剂型聚酯涂料的标准，并且高于环氧背面漆的5T~6T；硬度方面，所制备的水性聚酯卷材背面漆硬度达到三菱铅笔4H无划痕；所制备的水性聚酯卷材背面漆成品固含量达到80%，在水性涂料中属于高固含量，具有绿色、环保的特点。

1 涂伟萍.水性涂料［M］. 3版.北京：化学工业出版社，2006.

2 俞剑峰，潘红霞，周晓东.水性卷材涂料用聚酯树脂的制备及涂层性能研究［J］.涂料工业，2013，43（8）：42-46.

3 张心亚，魏霞，陈焕钦.水性涂料的最新研究进展［J］.涂料工业，2009，39（12）：17-23.

4 Gary E，Scott J，Paul J. Polyester Coil Coating Formulation：US，008716429B2［P］. 2015-05-06.

5 Peter U，Michelle H，Erich G. Coating Composition Coil Coating，Methods for Making Such Coating Compositions and Coil Coating Methods：US，20150337074A1［P］. 2015-11-26.

6 Ohlsson K，Bergman T，Sundell P E，et al. Novel Coil Coating Systems Using Fatty Acid Based Reactive Diluents Original Research Article［J］. Progress in Organic Coatings，2012（73）：291-293.

The Preparation and Property Research of a Kind of Waterborne Polyester Coatings for Coil Back

Tian Xin，Cao Yuan，Han Hua
（Nippon Paint Industrial Coating（Shanghai）Co.，Ltd.，Shanghai，201201，China）

The common coil back coatings is hard to meet the requirement for volatile organic compound（VOC）from Ministry of Environmental Protection. The preparation method of waterborne polyester coatings for coil back was introduced. The influence of different raw materials and their ratio on the properties of coatings were studied. Its comprehensive performances were equal to those of solvent based polyester resin. Moreover，the better corrosion resistance was showed.

waterborne coatings；polyester coatings；coatings for coil back

TQ 630.7

A

1009-1696（2017）03-0005-03

2016-10-31

田昕（1970—），男，工学博士，主要从事涂料产品研发及相关技术的管理工作。