卷材涂料是用于涂覆鋼板、鋁板等基材表面，制成預(yù)涂卷材而使用的一種專用涂料。該種涂料于20世紀(jì)30年代推向市場(chǎng)，以其價(jià)格低廉、施工簡(jiǎn)便、重復(fù)利用率高而受到市場(chǎng)的歡迎。其應(yīng)用面日漸廣泛，產(chǎn)品服役于船舶、家用電器、建筑、汽車等領(lǐng)域。我國(guó)在20世紀(jì)80年代開(kāi)始大力發(fā)展卷材涂料工業(yè)。近些年，國(guó)內(nèi)的卷材涂料市場(chǎng)正逐步擴(kuò)大。2011-2018年，我國(guó)卷材涂料消費(fèi)量年均復(fù)合增長(zhǎng)率為13.8%，保持快速增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。在市場(chǎng)需求的拉動(dòng)下，我國(guó)卷材涂料行業(yè)產(chǎn)量持續(xù)上升，年均復(fù)合增長(zhǎng)率為14.1%，發(fā)展態(tài)勢(shì)良好。但我國(guó)卷材涂料產(chǎn)量依然小于需求量，2018年市場(chǎng)約有7-8萬(wàn)噸的供需缺口，高端卷材涂料對(duì)外依賴度較大。
據(jù)報(bào)道，卷材涂料中應(yīng)用最多的是聚酯體系，約占60%的比例，其余有PVC塑溶膠、PVDF、有機(jī)硅改性聚酯等。聚酯樹(shù)脂與氨基樹(shù)脂或封端型異氰酸酯交聯(lián)固化得到的漆膜硬度高，柔韌性好，應(yīng)用最廣泛。近些年，隨著環(huán)保政策的日趨嚴(yán)厲，紫外光固化卷材涂料和水性卷材涂料的開(kāi)發(fā)方興未艾。
本文根據(jù)涂料用戶的實(shí)際需求，在單用氨基樹(shù)脂或封端型異氰酸酯有性能缺陷的情況下，設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了一種可應(yīng)用于熱沖壓成型工藝的的卷材底漆，產(chǎn)品具有優(yōu)異的耐深沖性能和折彎性能和耐水煮性能，應(yīng)用于建筑和汽車領(lǐng)域。
1、實(shí)驗(yàn)部分
1.1 參考配方
高加工性能卷材底漆配方如表1所示。
表1高加工性能卷材底漆配方
1.2 制漆方法
將物料1-4加入到料缸中，以500-800r/min的速度分散15min，充分?jǐn)嚢杈鶆颍厰嚢柽吋尤胛锪?-7，中速分散20min，砂磨至細(xì)度5μm以下，轉(zhuǎn)入調(diào)漆缸中，在攪拌狀態(tài)下加入物料8-15，中速分散15min，用物料16調(diào)整黏度，合格后用200目濾網(wǎng)過(guò)濾包裝。
1.3 樣板制作
用0.5mm厚度的3系和4系不銹鋼基板，按30cm*20cm規(guī)格裁取樣板，銼平毛邊，用MEK擦拭去除表面油污，備用；調(diào)配好卷材底漆后，用刮棒刮涂底漆，制得濕漆膜，放入245℃烘箱中，基板溫度240℃，取出并置于冷水槽中冷卻至室溫，即得到所需的卷材底漆樣板，以同樣的方法，在底漆表面刮涂自制聚酯體系面漆，即得到復(fù)合涂層的樣板。
2、結(jié)果與討論
2.1 成膜物質(zhì)的選擇
此次開(kāi)發(fā)的高加工性卷材底漆，主要目標(biāo)就是后加工性能優(yōu)異，0T達(dá)到0級(jí)，70℃水煮24h不開(kāi)裂、不脫落。適用于深沖、折彎等后成型工藝。這就要求漆膜的柔韌性好、附著力強(qiáng)。一般來(lái)說(shuō)，聚酯樹(shù)脂分子中C-0-C鍵的結(jié)構(gòu)，使其分子鏈易于翻轉(zhuǎn)、運(yùn)動(dòng)，樹(shù)脂黏度低，漆膜柔韌性好、附著力強(qiáng)。
實(shí)驗(yàn)選用長(zhǎng)興公司的高相對(duì)分子質(zhì)量線性聚酯樹(shù)脂，相對(duì)分子質(zhì)量在5000-20000，可用于PET/鋁箔等基材的涂裝，Tg值47℃，對(duì)多種金屬有優(yōu)異的粘結(jié)力。本實(shí)驗(yàn)即是選用聚酯樹(shù)脂和環(huán)氧樹(shù)脂混拼作為主樹(shù)脂的。實(shí)驗(yàn)中樹(shù)脂的組合方案見(jiàn)表2，不同樹(shù)脂方案的實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3。
表2不同樹(shù)脂的組合方案
表3不同樹(shù)脂方案的實(shí)驗(yàn)結(jié)果
在本實(shí)驗(yàn)中，所使用的環(huán)氧樹(shù)脂是液態(tài)的E51樹(shù)脂，添加量為7%，在漆膜中起到增塑和增加附著力的作用。表4是環(huán)氧樹(shù)脂組合方案，表5是不同組合方案的漆膜性能。
表4環(huán)氧樹(shù)脂組合方案
表5不同環(huán)氧樹(shù)脂添加量的漆膜性能
2.2 高沸點(diǎn)溶劑的選擇
聚酯型卷材涂料是一種熱固性涂料，須經(jīng)高溫烘烤固化。這就要求所選用的溶劑不僅有足夠的溶解力，還要有較高的沸點(diǎn)。一般選擇沸程在150-200℃的溶劑。在涂裝生產(chǎn)時(shí)，是流水線作業(yè)，漆膜流平時(shí)間很短＜2min，這就要求溶劑有極佳的溶解力和較慢的揮發(fā)速率，以利于漆膜的流平。高沸點(diǎn)溶劑在烘烤干燥階段是逐步揮發(fā)的，要求低溫時(shí)揮發(fā)的慢一些，高溫時(shí)揮發(fā)的快一些，以利于流平，同時(shí)有助于防止因漆膜封閉過(guò)早造成起泡的弊病。常用的溶劑有DBE、S-150、PMA、CYC等。溶劑的搭配如表6所示。
表6 溶劑的搭配方案
按照表6的溶劑方案配制涂料，隨著DBE的增加，漆膜的光澤提高，在DBE添加量20%時(shí)即可獲得80GU的漆膜外觀（高光底漆），繼續(xù)增加DBE到30%，覆涂面漆時(shí)有起泡的傾向，可能是DBE在底漆膜中殘留，涂覆面漆后造成氣泡的異常，所以選擇方案二為溶劑方案。方案四將PMA替換為CYC，兩者的沸點(diǎn)接近，且都能較好地溶解聚酯樹(shù)脂，得到的漆膜性能也相近，但是CYC氣味較重，最終選擇含PMA的方案二作為溶劑方案。
2.3 酸催化劑的選擇
一般是采用添加酸催化劑的方式來(lái)加快反應(yīng)速率，考慮到涂料的貯存穩(wěn)定性，酸催化劑是預(yù)先封閉的，在高溫下解封再發(fā)揮催化作用。對(duì)甲苯磺酸及其鹽類是氨基樹(shù)脂有效的催化劑，它們?cè)谟袡C(jī)溶劑中溶解性很好。常用的如金氏的N-5225，湛新的4045等。酸催化劑對(duì)漆膜性能的影響見(jiàn)表7。
表7不同酸催化劑對(duì)漆膜性能的影響
酸催化劑的解封溫度對(duì)漆膜狀態(tài)有一定影響，解封溫度低，如80℃解封的催化劑，在烘烤早期階段就催化漆膜交聯(lián)固化，漆膜封閉的早，有起泡的風(fēng)險(xiǎn)，尤其是在涂料中使用較多低沸點(diǎn)溶劑的情況下，容易發(fā)生這方面的問(wèn)題。因此，最終選擇120℃解封的酸催化劑。
2.4 流平及黏度的調(diào)節(jié)
卷材涂料是一種裝飾型涂料。對(duì)流平性的要求很高。除了使用2.2講到的高沸點(diǎn)溶劑外，還要使用耐高溫的流平劑，避免縮孔等弊病，提高漆膜的平整度，同時(shí)使用聚氨酯分散劑或其它超分散劑，防止涂料返粗、絮凝，造成顆粒異常。卷材涂料是滾涂施工，要求涂料有一定的黏度，一般要求80-150s為宜。
2.5 性能測(cè)試的結(jié)果
卷材底漆性能測(cè)試結(jié)果如表8所示。
表8 卷材底漆性能測(cè)試結(jié)果
3、結(jié) 語(yǔ)
（1） 本文設(shè)計(jì)的卷材底漆，附著力好、耐鹽霧性能高且后成型性優(yōu)異，耐深沖、可折彎，0T后70℃水煮24h而不脫落。
（2）討論了主樹(shù)脂、交聯(lián)劑、溶劑、酸催化劑等對(duì)涂料性能的影響，并介紹了優(yōu)選的組合方式：聚酯樹(shù)脂與環(huán)氧樹(shù)脂冷拼，封端型異氰酸酯與氨基樹(shù)脂的比例為8/2。
（3）本產(chǎn)品是基于溶劑型樹(shù)脂開(kāi)發(fā)的，揮發(fā)性溶劑較多，為了更好地適應(yīng)環(huán)保政策，后續(xù)會(huì)朝著水性涂料的方向發(fā)展。
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