水性工业防腐烤漆用树脂的选择与设计

1、水性工业防腐烤漆用树脂的选择与设计 摘要：以各种水性烤漆用树脂来设计水性工业防腐烤漆基本配方，经一系列涂膜 检验来证明基本配方最优化。RCA耐纸带磨擦测试常用于3C产品的物性检测上。 RCA耐纸带磨擦测试值与涂层的硬度、交联密度、对底材的附着性以及干膜厚度 成正比关系。依据不同水性树脂特性及RCA耐纸带磨擦测试结果与耐盐水喷雾试 验结果作比对，以选择合适的水性工业防腐烤漆用树脂。关键词：水性涂料；防腐烤漆；树脂0.前言随着人们环保意识的提高及石油能源的价格高涨，以及各国VOC （挥发性有 机化合物）排放法规的推行等等，导致工业用油漆多趋向于选择环保涂料，如高 固体分涂料、光固化涂料、粉体涂料、

2、水性涂料。而最受关注的还是水性涂料： 因为用水作稀释剂，取之容易又最经济，最为环保及符合经济效益。世界原料大 厂，如拜耳及其他大厂早已注意到这一趋势，并不遗余力地开发水性树脂以用于 胶水、皮革、涂料等。发展水性工业防腐烤漆也是一个重点突破，因为水的挥发 性远小于有机溶剂，另外水性涂料的耐水、防渗透及防腐能力远小于油性防腐涂 料1，所以如何选择良好的氨基固化水性树脂及配方的最适化，要考验涂料 设计者的耐心与能力。另外，一般用盐水喷雾性来验明防腐能力需耗费时间，而 RCA耐纸带磨擦测试在短时间内即可得知涂膜的性能。本实验选用了拜耳公司的 水稀释树脂 BAYHYDROLD356、BAYHYDROLP

3、T241、BAYHYDROLA145，及欧洲某厂树 脂A，皆是推荐用于户外运动器材上的水性烘烤型涂料业脂。根据不同水性树 脂的特性去设计合理的防锈底漆配方，并对烘干后涂膜的物化性能进行测试，以 RCA耐纸带磨擦测试结果去比对耐盐水喷雾试验结果，以选择合适的水性工业防 腐烤漆用树脂。实验部分1.1原料主体树脂：BAYHYDROLA145、BAYHYDROLD356、BAYHYDROLPT241 及欧洲某厂 家树脂A，固化反应树脂则选用水性氨基树脂RM-625W，台湾长春树脂；分散剂， AFCONA；湿润流平剂，AFCONA、BYK；消泡剂，BYK、AirProducts 公司；pH 调整 剂，德

4、谦；液状防锈剂，RAYBO公司；白色浆（固体分60%），自制。1.2涂料基本配方（表1）呻料名称用量炼玲料名称用履展ECS（乙二醇堆酰）色 (60%)2628DPMC二丙二弊甲酝）7-11水性防锈剂1-13分敝剂0.5-0.8水性氮基阁脂E0流平剧030.8pH调案制0.2-0.5消泡剂去杂厩水5水性同脂37-49表1涂料基本配方点击此处查看全部新闻图片1.3喷涂与烘干（1）油漆加水调至适宜的喷涂粘度，来回涂装4次。（2）静置10min，参考原树脂建议的烘烤温度来烘烤。配方 E：120C, 30s；配方 F：150C, 30s；配方 J：120C, 30s；配方 H： 150C, 30s （原

5、技术资料建议120C, 30s）。（3）冷却，待24h后进行性能测试。1.4性能测试细度：QXD型细度计，按GB/T17241979 （1989）涂料细度测定法测定；固含量：干燥烘箱DHG-9146A、AC204精密天平，按GB/T17251979 （1989） 涂料固体含量测定法测定；硬度：BY型铅笔硬度计（国产），按GB/T67392006铅笔法测定；附着力：BYK划格器（美国），按GB/T92861998漆膜的划格试验测定；RCA磨擦测试：耐纸带试验机（美国），按ASUS （华硕试验标准）要求测定;耐冲击性：杜邦冲击仪YH-9218 （美国），按GB/T20624.12006、 GB/T

6、20624.22006大小冲头耐冲击试验法测定；弯折：圆柱弯曲试验仪TWZ-8型（国产），按GB/T67421986漆膜弯曲试 验（圆柱轴）法测定；耐磨性：明驰耐磨试验仪MC-803 （台湾），按ASUS要求测定;耐醇性：明驰耐磨试验仪MC-803 （台湾），按ASUS要求测定；耐盐雾性：盐水喷雾试验仪ST-BC-N （国产），按GB/T17711991耐中性 盐雾试验法测定；膜厚：QUANIX1500膜厚测定仪（德国），按GB/T13452.292漆膜厚度测 定法测定。实验结果实验结果见表2。盐雾试验结果见图1。检测项目配-方E (0356)配方F枷膈）如方J(PT25 配方Hf A145

7、)细度4丽宅15HJF。由图1 可见：抑锈剂BAYBO75发挥了作用，但随盐雾时间的延长，效果也不明显，因此 建议水性防腐漆除了添加防锈颜料外还可加入液体的抑锈剂则有加强作用。H (A145)羟基丙烯酸树脂，因其交联密度最高，使水不易渗入，但其太硬、 柔韧性不佳导致对底材附着力没有E (D356)聚酯好，加上膜厚仅18p m左右， 所以在480h后刀割交叉处已见明显锈斑及锈水，并起了一些泡。E (D356)无油聚酯有着极佳的抗水解性，凭籍本身较高固含量形成高十膜 厚及聚酯对铁材优异的附着性及表现不差的抗RCA特性(交联密度高)，经过 480h盐水喷雾仍未出现任何锈斑及锈水，在刀割交叉处未见盐水

8、渗入而生锈；F (树脂A)丙烯酸树脂虽有高固含，十膜厚可达30p m，但其抗RCA测试差，交 联密度最低，导致经盐雾测试480h后锈蚀斑斑，最不适宜用作底漆。J中PT241聚酯聚氨酯分散体树脂本身较软又因固含量较低，十膜厚仅有 18p m。因此耐RCA测试仅高出F (树脂A) 20次。但其聚酯聚氨酯特性，虽然 干膜厚仅18p m，即能与F在耐盐雾上有相当的表现，经过480h后耐盐雾能力 远大于F。3.3.4RCA纸带测试此测试借纸带点的重力磨耗可得出树脂的硬度、耐磨耗性、韧性等综合性能， 一般附着力好、交联密度高，且高硬度高膜厚的涂膜则RCA就好，如UV固化树 脂就是一例。由RCA测试结果得知

9、：E (D356) =H (A145)J (PT241)F (树 脂A)，此结果表明：H (A145)的交联密度优于其他配方，因为其交联密度高 而造成十膜硬而脆，导致耐弯折性较差。而之所以交联密度高在于其羟基值对羟 基丙烯酸类涂料漆膜性能的影响，见表4 7。项羟基值-卜 顼D奔至俺一a相容性柔切性希免硬度耐磨耗性附砌冲击力附砌冲击力拊溶洌性表4羟值对羟基丙烯酸类涂料性能的影响点击此处查看全部新闻图片注：一表小好、高、大。由表4可知：随着羟基值的增加，除柔韧性外其他性能都将改善。羟基丙烯 酸树脂的羟基含量增加，则涂层的交联密度增加，耐RCA纸带测试次数提高，如H（A145）。而配方E的D356为

10、水性无油聚酯，其分子是特性排列，有着良好柔 韧性但其高膜厚（30p m）却大大阻止了 RCA纸带的磨穿见底。反之，F （树脂A） 虽然膜厚也达到30p m，RCA次数却最少（80次），由此可见此F的涂膜交联密 度最低，将无法有效防水渗透（耐水性差），可预知F将在耐盐雾上表现最差。3.3.5耐盐雾在防腐涂料中，测试腐蚀性一般以盐水喷雾测试为依据，耐盐水喷雾好必须 满足：（1）足够膜厚，膜厚高盐水难渗透到底材；（2）交联密度大，则耐水性 强；（3）有效的物性或化学的防锈原料；（4）涂料对底材有优异的附着性。由图1a可看出：E、F、H、J4个涂料中耐盐雾性能依次为EHJNF。但 F的膜厚（30p m

11、）J的膜厚（18 m），所以F的耐盐雾性最差。由图1b可看出：E在交叉刀割后仍未见任何锈斑及锈水痕迹，但却有少量 起泡。而F却锈蚀到涂膜隆起脱落见底。其耐盐雾性能：EHJF。由图1 可见：抑锈剂BAYBO75发挥了作用，但随盐雾时间的延长，效果也不明显，因此 建议水性防腐漆除了添加防锈颜料外还可加入液体的抑锈剂则有加强作用。H （A145）羟基丙烯酸树脂，因其交联密度最高，使水不易渗入，但其太硬、 柔韧性不佳导致对底材附着力没有E （D356）聚酯好，加上膜厚仅18p m左右， 所以在480h后刀割交叉处已见明显锈斑及锈水，并起了一些泡。E （D356）无油聚酯有着极佳的抗水解性，凭籍本身较高固含量形成高十膜 厚及聚酯对铁材优异的附着性及表现不差的抗RCA特性（交联密度高），经过 480h盐水喷雾仍未出现任何锈斑及锈水，在刀割交叉处未见盐水渗入而生锈；F （树脂A）丙烯酸树脂虽有高固