水性高耐蚀涂料的配方设计

data-full-width-responsive="true"> 1 前言铝箔或铝板在各种热处理或机械加工过程中，如加工轧制、切削加工后，表面不可避免地被氧化，形成厚薄不均的氧化铝膜，同时夹杂各类油污污染或吸附一些杂质，氧化层在后期使用中极易脱落导致铝持续腐蚀穿孔。目前市售卷涂防腐蚀涂料种类较多，但大多是溶剂型，施工过程中VOC 高、气味重，不利于施工人员身体健康。水性卷涂防腐涂料由于涂料润湿能力、湿附着力、固化后涂层强度和耐化学品性不如溶剂型，耐腐蚀性能有较大提升空间。本文着重研究了热固性有机硅改性丙烯酸乳液的合成，采用涂料常用的热熔、冷拼、分散工艺技术，制备热固性水性高抗蚀涂料。主成膜树脂采用有机硅对丙烯酸树脂进行改性，有机硅(硅氧烷)表面能低、内聚能密度低，Si－Si 键能高(452 kJ/mol)，这些结构使有机硅具有优异的耐候性、透气性等，将有机硅采用化学共聚改性的方法引入丙烯酸酯主链或侧链，制备的有机硅改性丙烯酸树脂能结合两者所长，提升涂层的耐腐蚀性，不仅有良好的力学性能和粘结性能，还具有良好的防腐性能。2 配方的设计本文所研究的水性高抗蚀涂料，合成了热固性有机硅改性丙烯酸乳液作主体树脂，配合热固水性涂料配方研制，涂料可直接涂布在经脱脂清洗处理的铝箔表面。涂料粘度12~16 秒(25 ℃，T4 杯)，涂料固含量26 %。合适的涂料粘度与固含量有助于保证涂层厚度与涂层的外观。粘度、固含过高或过低，在高速涂布生产线上施工，涂层厚度不易达到要求，从而影响涂层的耐蚀性。21 有机硅改性丙烯酸乳液树脂的合成211 树脂合成工艺采用单体滴加法制备有机硅改性的丙烯酸树脂，大致工艺为：有机硅单体水解混合溶剂、乳化剂、引发剂、分散介质搅拌升温滴加丙烯酸单体保温搅拌检测粘度、固含过滤包装。212 单体的选择选用含乙烯基硅氧烷丙烯酸酯作有机硅单体，以分子量300~5000 的羟基硅油和分子量0~2000 的甲基硅油混合物扩链，与甲基丙烯酸单体共聚，合成有机硅改性的丙烯酸树脂乳液。。在乳液树脂合成过程中，实验发现扩链用硅油总量占比不能超过15 %，易出现不相容现象。树脂设计固含40 %，树脂中甲基丙烯酸酯比例越高，乳液粒径越小，成品呈半透明蓝相，含乙烯基硅氧烷丙烯酸酯比例越高，树脂粒径越大，考虑到涂料成品的存放稳定性，含乙烯基硅氧烷丙烯酸酯比例建议不超过20 %。22 水性涂料配方的调试在有机硅改性丙烯酸树脂制备完成的基础上，将有机硅改性丙烯酸树脂、交联剂、中和剂、水、催化剂、流平剂、消泡剂等材料采用叶轮盘式搅拌机进行混合，生产水性高抗蚀底涂涂料。涂料中采用全甲醚化氨基树脂交联剂与树脂交联固化，引入对甲苯磺酸催化剂提升涂层固化速度，从而满足涂料用于工业卷涂涂布的高速性要求。设计固含26 %，参考配方如表2(以质量分数表示)。3 涂料理化性能和涂层性能讨论31 涂料理化性能涂料理化性能检测结果如表3 所示，实验发现固化剂比例较高的情况下，涂料的储存稳定性下降，固化剂添加比例不能高于50 %。32 涂层性能涂层性能检测结果如下，结果显示配方3 综合性能平衡最佳，在本文研究的水性有机硅改性树脂体系中，固化比筛选很重要，固化剂比例过高会导致涂层交联后分子量偏低，影响涂层的耐腐蚀性，固化剂比例过低同样会导致涂层交联不充分，耐腐蚀性下降。4 结论通过以上配方试验，合成树脂选用甲基丙烯酸酯为主体，含乙烯基硅氧烷丙烯酸单体为有机硅链段，并使用有机硅油扩链，合成了水性有机硅改性丙烯酸树脂。采用全甲醚化氨基树脂为固化剂，使用对甲苯磺酸作催化剂，搭配合适的流平剂和消泡剂，配成的水性高耐蚀涂料分散相均匀且粒径适中，储存稳定性好。所制成的涂层在涂布厚度很薄的情况下，固化温度适中，涂层可以达到很好的流平均匀性，附着力优异，耐溶剂好，耐酸碱腐蚀和耐中性盐雾性能优异，适用于铝箔或铝板表面防腐蚀处理，可有效保护铝材表面，延长铝材寿命。