一种混合溶剂比例在丙烯酸涂料中的应用

陈明干，董颖，严长应，熊标

(1.广东三和化工科技有限公司，广东 中山 528429；2.广东卫斯理化工科技有限公司，广东 广州 511365)

0 引言

涂料的结构实用，价格便宜，效果显著，是附加价值高的化学品[1]。用涂料喷涂不仅能在房屋和金属等表面上起到装饰和识别的作用，还可以防止表面生锈和延长使用的寿命[2]。在20世纪，热塑性丙烯酸树脂被研究人员发现改良后使其可以大量运用。之后，逐渐转向了多个领域的使用，特别是建筑涂料行业[3]。热塑性丙烯酸树脂的挥发性使得它具有保光性、附着力强、耐磨、耐水性、耐碱性强等优点。另外，其使用方式较多，对环境条件的要求不高，即使在冬天施工也很方便[4]。涂料在施工时，涂料中的树脂、颜料一般不宜调整，而涂料中的溶剂却能任意调整比例，达到最佳施工黏度。因此，合适的混合溶剂比例在涂料生产过程中起到非常重要的作用，是涂料组分中不可或缺的一部分。本文考察了混合溶剂在热塑性丙烯酸树脂体系中的应用情况。

1 实验部分

1.1 实验原料

丙烯酸树脂；丙酮；乙二醇甲醚；醋酸乙酯；助溶剂；钛白粉；DME气体。

1.2 实验仪器

黑白卡纸；冷轧钢板；分散搅拌机，上海现代环境；QHQ涂膜铅笔划痕硬度仪，天津仪表；分光测色仪，广州艾比锡；涂膜冲击器，上海现代环境；自动喷涂机，WGG60-E4光度计，科仕佳；盐雾腐蚀试验箱，常州国立试验设备研究所；玻璃珠(d=0.8～1.2)；铁制罐子和配套按头阀门。

1.3 丙烯酸树脂涂料的制备

准确称取丙烯酸树脂加入料桶，加入表1中2～6的溶剂，在转速为400～500 r/min的分散机中分散溶解，搅拌时加入钛白粉搅拌15 min后用500目的过滤袋进行过滤；倒入罐子，装入玻璃珠阀门按头等后打进气体DME，得到手摇式自动喷漆，在自动喷涂机上以相同的速度在底材上进行喷涂。

表1 实验配方表

1.4 样板的制备

样板材质为冷轧钢板，喷涂前需要打磨和脱脂。打磨完成后用酒精把表面灰尘洗净晾干后用保鲜膜密封等待使用。

1.5 测试与表征

漆膜与液漆的性能检测均按照国标要求进行，测试标准如表2所示。

表2 测试标准

2 结果与讨论

2.1 测试结果

根据配方制备了丙烯酸涂料，其性能测试结果如表3所示。

表3 性能测试结果

2.2 树脂固含量对漆膜性能的影响

树脂中含有不饱和键，在氧的作用下会存在老化等问题[5]。涂料里树脂固含量的占比影响涂料流动性能和耐污性能[6]。固含量越高其光泽度越好，也能减少污染，但是耐候性和耐酸性就越低，且施工黏度较高不利于使用[7]。并且树脂的种类和固含量影响涂料的涂布率，也就决定了产品的成本和价值，合适的树脂固含量不仅能表现良好的性能，也能大大减少成本。按GB/T 1758—1979(1989)涂料使用量测定法：

式中：R为涂布率(m2/L)；X为使用量(g/m2)；ρ为液体涂料的密度(g/mL)。

筛选不同的固含量的丙烯酸树脂，实验不同固含量下对涂料涂布率的影响，得到的实验结果如表4所示。

表4 树脂固含量对漆膜性能的影响

由表4可以看出，丙烯酸树脂的最低固含量40%的涂布率最低，且因固含量低导致干燥慢，粘接力低，喷出效果差容易流挂；而树脂固含量为60%的涂料涂布率最高，但固含量过高会导致涂料变脆，降低了涂料的韧性；综合树脂固含量40、50、55的涂料效果来看，处于固含量50%附近的涂料性能是最为理想的，所以综合表4结果，选择树脂固含量为50±2%的丙烯酸树脂。

2.3 混合溶剂对耐候性色差的影响

溶剂涂料适合不同的施工条件，而溶剂涂料的涂层可阻挡空气，减少破裂问题[8]。拥有较多氢原子的甲苯更容易发生转移反应，可以使树脂黏度和聚合度降低[9]。溶剂是聚合反应的重要影响因素，必须选择与树脂相匹配，才能不影响漆的配合过程，保证合成过程稳定的溶剂系统[10]。使用打磨好的四个铁板均匀喷涂后，一个放置阴凉通风的位置，一个放置在暴晒场，一个放入烘箱，最后一个用塑料膜密封作为标准板，考察不同环境下涂料的耐候性，每个月进行一次使用分光测色仪测量，根据Eab容差公式(2)：

得到阴凉的L值和暴晒的L值及暴晒板的色差ΔE值，如表5所示。

表5 混合溶剂对耐候性色差的影响

由表5可以看出，通过选定比例的混合溶剂制成的涂料，在阴凉处的样板测得L值无明显变化，表示在阴凉处涂料色相稳定；而在暴晒场暴晒的样板L值有略微的减小趋势，表明暴晒的时间越长，涂料的色相就会越来越不稳定，其颜色就会越浅且发白。从分光测试仪中测量暴晒场的色差值ΔE对比，也可以看出涂料虽然色差在逐步偏大，但是在三个月的时间内色相上便无明显差别，而热储3个月后的涂料色差最大为1.09，有了轻微的色差变化。

3 结语

树脂能确定涂料的主要特性，但混合溶剂对涂料的性能有着巨大的影响。通过筛选与对比，选择合适体系的树脂与混合溶剂比例会使涂料具有良好的综合性能。本文通过筛选树脂固含量及混合溶剂比例的实验(选择固含量为50%±2%的丙烯酸树脂作为成膜物质，选择丙酮、乙二醇甲醚、醋酸乙酯、助溶剂等确定混合溶剂的比例)，制成一种耐盐雾性、耐高温的丙烯酸漆，其性能符合行业标准，具有广泛的应用前景。