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萊陽(yáng)紅安化工有限公司
安華
前言
中國目前經(jīng)濟總量屬世界第二，有先進(jìn)的航空航天技術(shù)、成套高鐵技術(shù)、核電技術(shù)、運算速度最快的計算機…..但是還有比較多的低端制造業(yè)，并且這些產(chǎn)品有著(zhù)廣大的市場(chǎng)，可以吸納較多文化程度和技能較低的人的就業(yè)。國家大力倡導提升低端制造業(yè)的水準，比如奔跑在農村和中小城鎮的電動(dòng)三輪車(chē)，對廣大老百姓來(lái)說(shuō)是經(jīng)濟方便的出行交通工具，現在的外觀(guān)和安全性也比較好，同時(shí)這類(lèi)產(chǎn)品這些年已形成了較集中的產(chǎn)業(yè)群，比如江蘇豐縣的電動(dòng)三輪車(chē)產(chǎn)業(yè)園，規模較大，絕大多數有涂裝線(xiàn)。三輪車(chē)鐵質(zhì)件過(guò)去以溶劑型氨基烤漆為主，也有丙烯酸烤漆，這些涂料是傳統的溶劑性涂料，對大氣環(huán)境的污染比較嚴重。2016年2月國家執行涂料產(chǎn)品有機揮發(fā)物VOC≥420g/L需要交納4%的強制消費稅開(kāi)始，并且隨著(zhù)人們生活觀(guān)念的改變，對環(huán)保性產(chǎn)品的需求越來(lái)越迫切，目前電動(dòng)三輪車(chē)行業(yè)面臨政府、環(huán)保部門(mén)、巡視組等等的層層壓力，涂料涂裝的環(huán)保革命勢在必行。涂料界對環(huán)保性涂料的認識主要指水性涂料、粉末涂料、UV涂料和高固體份涂料，根據電動(dòng)三輪車(chē)的涂裝情況，將氨基烤漆換成水性烤漆，對涂裝廠(chǎng)家來(lái)說(shuō)不改造或少改造已有的涂裝線(xiàn)，換成水漆，就變成了環(huán)保涂裝線(xiàn)，減少了對大氣環(huán)境的污染，并提高了安全性。那么，對涂料廠(chǎng)家來(lái)說(shuō)，研制出合格的水性烤漆即是市場(chǎng)的迫切需求又為環(huán)保做了貢獻。
1、實(shí)驗部分
1.1、實(shí)驗用原材料
1.1.1、水性烤漆用樹(shù)脂
本文研制的水性烤漆用熱固性水性丙烯酸樹(shù)脂采用本廠(chǎng)自制的樹(shù)脂，編號為HA001和HA002，見(jiàn)表1，合成配方和工藝略。
表1
|
型號
指標 |
HA001 |
HA002 |
|
外觀(guān)（目視） |
清澈透明 |
清澈透明 |
|
色澤，Fe-Co法 |
≤2 |
≤2 |
|
固體，% |
65±2 |
60±2 |
|
粘度，秒，格/25℃ |
35---100 |
40-100 |
|
酸價(jià)，mgKOH/g |
50-80 |
40-60 |
1.1.2、本文研制的水性烤漆，氨基樹(shù)脂采用青特的C325
1.1.3、本文研制的水性烤漆，助劑采用迪高公司的，顏料是常用工業(yè)級、水性助溶劑采用工業(yè)級如乙二醇丁醚、丙二醇甲醚、異丙醇、乙二醇叔丁基醚。
1.2、制備過(guò)程
1.2.1、制漆工藝
（1）將水性樹(shù)脂HA001或HA002倒入漆缸，用二甲基乙醇胺，對樹(shù)脂進(jìn)行中和，調整PH值至7-8，可以加入少許去離子水，使PH值顯示準確點(diǎn)；
（2）部分已中和的樹(shù)脂中，加入分散劑、顏料、消泡劑和少許水性助溶劑，攪拌均勻，上砂磨機分散，至細度合格，就制成了色漿；
（3）色漿、加入剩余HA001樹(shù)脂、C325樹(shù)脂攪拌一下，再加入消泡劑和流平劑，最后加入水，調整粘度合格；
（4）噴漆，檢驗漆膜性能合格，計量包裝。
1.2.2、有色水性丙烯酸烘烤面漆配方
根據對電動(dòng)三輪車(chē)水性涂料的性能要求，對配方進(jìn)行了很多次選擇，根據經(jīng)驗，以下是相對比較理想的涂料配方，見(jiàn)表2。下面的結果和討論中，對丙烯酸樹(shù)脂和氨基樹(shù)脂比例的選擇，進(jìn)行了討論，顏料量依據遮蓋力和光澤的平衡，不是一個(gè)固定的數。
表2
|
序號 |
原料名稱(chēng) |
規 格 |
天 藍 |
中 灰 |
|
1 |
HA001樹(shù)脂 |
紅安化工 |
60 |
55 |
|
2 |
二甲基乙醇胺 |
工業(yè)中和劑 |
約5-6 |
約4-5 |
|
3 |
鈦白粉 |
金紅石型 |
10 |
20 |
|
4 |
酞青藍 |
穩定型 |
3 |
/ |
|
5 |
炭黑 |
通用型 |
/ |
0.20 |
|
6 |
TEGO810消泡劑 |
迪高 |
0.2 |
0.2 |
|
7 |
TEGO760W分散劑 |
迪高 |
0.3 |
0.3 |
|
8 |
防沉劑 |
膨潤土 |
0.1 |
0.1 |
|
9 |
混合助溶劑 |
工業(yè) |
約3-6 |
約3-6 |
|
10 |
TEGO450流平劑 |
迪高 |
0.2 |
0.2 |
|
11 |
TEGO902W消泡劑 |
迪高 |
0.3 |
0.3 |
|
12 |
防閃銹劑 |
工業(yè) |
0.5-1.5 |
0.5-1.5 |
|
13 |
C325樹(shù)脂 |
氰特 |
8.5-10 |
8-9 |
|
14 |
水 |
去離子水 |
約10-15 |
約10-15 |
|
15 |
合計 |
|
約100 |
約100 |
備注：該涂料噴涂時(shí)全部用自來(lái)水稀釋后施工，然后140℃×20分鐘，室溫放置1小時(shí)后檢驗漆膜性能。
1.3、涂膜性能檢驗
|
項目 |
灰 |
藍 |
|
外觀(guān)（目視） |
漆膜平整光滑 |
漆膜平整光滑 |
|
光澤，60º |
87-90 |
87-90 |
|
硬度，鉛筆 |
2H-3H |
2H-3H |
|
附著(zhù)力，劃圈 |
1 |
1 |
|
沖擊，Cm |
50 |
50 |
|
柔韌性，mm |
1 |
1 |
|
耐丁酮擦拭 |
50-100次 |
50-100次 |
此性能測試，硬度和耐丁酮擦拭比溶劑性涂膜好，光澤略低一點(diǎn)。
2、結果和討論
2．1、對水性烤漆中丙烯酸樹(shù)脂和氨基樹(shù)脂的比例進(jìn)行了選擇，以清漆膜的性能來(lái)考察，見(jiàn)表3
表3
|
原料名稱(chēng) |
1# |
2# |
3# |
4# |
|
HU001 |
60-65 |
48-52 |
70-75 |
52-58 |
|
中和劑 |
約5-6 |
約4-5 |
約6-7 |
約5-6 |
|
C325樹(shù)脂 |
10 |
10 |
10 |
10 |
|
TEGO4100 |
O.3 |
0.3 |
0.3 |
0.3 |
|
TEGO902W |
0.3 |
0.3 |
0.4 |
0.3 |
|
助溶劑 |
5-10 |
5-10 |
5-10 |
5-10 |
|
去離子水 |
10-15 |
10-15 |
10-15 |
10-15 |
|
丙烯酸樹(shù)脂/氨基樹(shù)脂固體比 |
5/1 |
4/1 |
6/1 |
4.5/1 |
|
|
140℃烘烤20分鐘，測漆膜性能如下 |
|||
|
膜厚，微米 |
18 |
17 |
19 |
18 |
|
硬度 |
2H-3H |
3H |
2H |
2H-3H |
|
沖擊 |
50 |
50紋 |
50 |
50紋 |
|
附著(zhù)力 |
1 |
1 |
1 |
1 |
|
柔韌性 |
1 |
1紋 |
1 |
1輕問(wèn) |
|
光澤（鐵板60º） |
110-118 |
110-118 |
110-118 |
110-118 |
根據以上涂膜性能測試1#最好，其次是3#和4#。綜合考慮重復再做實(shí)驗，以丙烯酸樹(shù)脂/氨基樹(shù)脂（固體比）=5.5/1比較理想。分析原因，傳統溶劑型氨基漆通常醇酸樹(shù)脂/丁醚化氨基樹(shù)脂=3/1，完全是根據經(jīng)驗和實(shí)測性能確定兩者比例，C325屬于部分甲醚化氨基樹(shù)脂，反應活性高，且交聯(lián)點(diǎn)比丁醚化多，故需要的氨基樹(shù)脂少，涂膜性能就可達到要求。
2.2、涂料中加水問(wèn)題的考慮
（1）水性樹(shù)脂中沒(méi)有加入水，而是全部采用助溶劑，盡量做成高固低粘樹(shù)脂，且包裝時(shí)不加中和劑，便于儲存；
（2）制漆時(shí)加入10-20%的去離子水，可以降低成本，但是不宜太多；
（3）噴涂施工時(shí)全部用自來(lái)水，既安全又環(huán)保。
2.3、耐候性考察
將樣板在自己工廠(chǎng)室外暴曬一年，這里接近海洋性氣候，一年后失光率不大于15%，變色輕微。
3、結論
（1）經(jīng)過(guò)一系列實(shí)驗，用自制的水性熱固性丙烯酸樹(shù)脂研制的水性烤漆性能可以滿(mǎn)足涂裝要求；
（2）水完全溶于涂料，起到了稀釋劑的作用。