水性丙烯酸涂料光泽的影响因素研究

data-full-width-responsive="true"> 水性丙烯酸涂料光泽的影响因素研究于国玲1，谢 欣2，3，马瑞见2，3，别玉超2，3，张继芳2，3，周兴奇2，3，王学克2，3，张少果2，3，丁志华2，3(1南阳农业职业学院，河南南阳 473000；2南阳市水性环保涂料工程技术研究中心，河南南阳 473000；3南阳卧龙漆业有限公司，河南南阳 473000)0 前 言近年来，环保法规的约束使水性涂料的发展如火如荼。水性丙烯酸涂料因具有优异的干燥性能、保光保色性好、低VOC、安全环境友好，在水性涂料中占有重要的位置，在木器、建筑、预涂装、工业防腐蚀等领域都有广泛的应用。因此，对水性丙烯酸涂料装饰性的要求也越来越高。控制好水性丙烯酸涂料的光泽指标非常重要。为此，笔者对水性丙烯酸涂料的配方进行研究，探讨了水性丙烯酸树脂的种类及用量、增稠剂和拼用树脂对水性丙烯酸涂料涂膜光泽的影响。1 实验部分11 原 料水性丙烯酸乳液HD-1019C，上海训达新材料科技有限公司；水性丙烯酸树脂乳液HG-100，陶氏化学；水性丙烯酸树脂乳液Joncryl 8330，德国巴斯夫；水性丙烯酸树脂乳液SX-1420、RW-842，韩国韩华；水性环氧酯树脂YG-EE672A，北京阳光汇德环保科技有限公司；BGS酞菁蓝，杭州前进科技有限公司；金红石钛白粉R698，河南佰利联有限公司；增稠剂AR-540，上海都得化工有限公司；分散剂TEGODispers760W，德国迪高；B117消泡剂，广东中联邦；色素炭黑，山东省枣庄鑫源化工有限责任公司；铁黄，灵寿县峰联矿产品加工厂；醇酯12，河南宏业高新科技发展有限公司；亚硝酸钠、三乙胺，工业级；去离子水，自制。12 水性丙烯酸涂料的制备按表1准确称取1～4，加入料桶，搅拌加入5～9，高速分散20 min，上机研磨分散至细度20 m以下，低速加入10～11搅拌均匀，缓慢加入12，中速分散10 min后加入13～14，搅拌均匀即得水性丙烯酸涂料。13 样板的制备样板材质为冷轧钢板，喷涂前需要打磨和脱脂。将制得的水性丙烯酸涂料兑水调至施工黏度45 s(涂-4杯，25 ℃)后喷涂样板，湿膜厚度50 m，室温干燥3 d后测试性能。14 表征与性能测试141 涂料性能按GB/T 17281989《漆膜、腻子膜干燥时间测定法》测试涂料的表干和实干时间。按GB/T 17231993《涂料黏度测定法》用天津市中亚材料试验机厂的STM-Ⅲ型斯托默黏度计测涂料的黏度。142 涂膜性能按GB/T 97542007《色漆和清漆 不含金属颜料的色漆涂膜的20和85镜面光泽的测定》用珠海天创仪器有限公司的60光泽度仪测量涂膜的60光泽。按GB/T 17331993《漆膜耐水性测定法》(甲法)测试涂膜的耐水性。2 结果与讨论21 水性丙烯酸树脂的影响211 水性丙烯酸树脂种类的影响按表1固定实验条件和所有物料的用量，只改变水性丙烯酸树脂的种类，制备出一系列水性丙烯酸涂料。测试结果见表2。由表2可以看出，不同的水性丙烯酸树脂对水性丙烯酸涂料涂膜光泽影响很大，用RW-842制备出的水性丙烯酸涂料涂膜光泽较差，用HG-100和HD-1019C光泽可达90%以上。这可能是与水性丙烯酸树脂的粒径大小及分布有关，水性丙烯酸树脂的粒径越小，粒度分布越窄，涂膜的光泽就越高；反之，涂膜光泽越差。212 水性丙烯酸树脂用量的影响选用水性丙烯酸树脂HD-1019C，按表1只改变水性丙烯酸树脂的用量，制得一系列不同乳胶用量的水性丙烯酸涂料，制板测试涂膜光泽见表3。由表3可以看出，水性丙烯酸树脂用量对水性丙烯酸涂料涂膜光泽影响很大。总地来说，乳胶用量越多，光泽越高。这可能是因为，乳胶用量较少时，颜填料粒子间隙未被填满，孔隙率较大，光泽较低。随着乳胶用量增加，涂膜的孔隙率逐渐减小，光泽就越高。乳胶用量在450 g时，继续增加乳胶的用量，成本增加但涂膜光泽增加有限。综合考虑，水性丙烯酸树脂用量应为450 g左右。22 拼用树脂对光泽的影响为了提高水性丙烯酸涂料的防腐和化学品性能，降低水性环氧酯涂料的成本和改善干燥性能，通常用水性丙烯酸树脂和水性环氧酯树脂拼用。按表1固定实验条件和除水性丙烯酸树脂以外物料的用量，用水性环氧酯树脂YG-EE672A代替部分水性丙烯酸树脂，拼用后涂膜的性能见表4。由表4可以看出，随着水性环氧酯树脂用量的增加，水性丙烯酸涂料的干燥性能有所降低，但耐水性和光泽有明显的提高。分析原因，随着水性环氧酯树脂用量的增加，不饱和双键含量降低，水性丙烯酸涂料的干燥性能随之下降；环氧基团的增加使涂膜的耐水性有明显的提升；水性环氧酯树脂带酯基的碳链为涂膜提供更好的光泽。适宜的水性环氧酯树脂用量为150～200 g。23 颜料体积浓度PVC的影响涂膜中的颜填料颗粒会使镜面反射减弱，颜填料的用量越大，涂料的颜料体积浓度越大，涂膜的光泽越差。固定实验条件和除沉淀硫酸钡以外其余物料的用量，得到颜料体积浓度不同的水性丙烯酸涂料，颜料体积浓度PVC对水性丙烯酸涂料涂膜光泽的影响如图1。由图1可以看出，涂膜的光泽度随着PVC的升高逐渐降低。当PVC达到48%时，光泽急剧下降。这是由于PVC较低时，涂膜中粒子间隙被基料全部填满，光泽较高；随着PVC的升高，颜基比逐渐提高，基料不能填满粒子间隙，涂膜孔隙率增大，光泽降低；达到临界PVC时，孔隙率急剧增大，光泽也急剧下降。此配方颜料体积浓度PVC应控制在48%以下。24 增稠剂对光泽的影响按表1固定实验条件和除增稠剂以外其余物料的用量，增稠剂对水性丙烯酸涂料光泽的影响见表5。注：增稠剂占涂料总量的百分比由表5可以看出，增稠剂对水性丙烯酸涂料的光泽影响较大。用HS-30000光泽最差，HS-30000为纤维素类增稠剂可使涂料的贮存稳定性提高，但流平性欠缺，从而影响涂膜的光泽。凹凸棒土等无机增稠剂在水性建筑涂料等低端市场有较广泛的应用，但用量应依据涂料的用途，性能要求根据实验最后确定，超过合适的用量，涂膜的光泽和耐水性就会变差。选用AR-540为增稠剂，用量为10%时光泽可达90%以上。AR-540为非离子聚氨酯增稠剂，能与丙烯酸乳胶粒子缔合，从而使涂膜具有较高的光泽度。非离子不受粉体和pH值等因素影响，在水性丙烯酸体系中有较好的表现。3 结 语水性丙烯酸涂料光泽的影响因素有很多，水性丙烯酸树脂对水性丙烯酸涂料涂膜光泽影响很大。乳液的粒径越小，粒度分布越窄，涂膜的光泽就越高；反之，越差。乳液用量增加，涂膜的孔隙率减小，光泽随之提高。选用水性丙烯酸树脂HD-1019C，用量为450 g时涂膜的光泽可达90%以上。拼用水性环氧酯树脂YG-EE672A后，水性丙烯酸涂料的干燥性能有所降低但耐水性和光泽有明显的提高，适宜的用量为150～200 g。颜料体积浓度(PVC)越大，涂膜的光泽越差，应控制在48%以下。增稠剂对水性丙烯酸涂料的光泽影响较大，非离子聚氨酯增稠剂AR-540在水性丙烯酸体系中有较好的表现，适宜的用量为涂料总量的10%。另外颜料的吸油量越小，细度越细，分散性越好，涂膜的光泽度越高。分散剂、流平剂和适量消泡剂的使用也会提高涂膜的光泽。助溶剂的挥发速度过快，涂膜的平整度越差，涂膜的光泽也越差。另外在施工时，加稀量越大，干膜载体越少，涂膜的光泽也会越低。