周樂奮

(廣州福誠(chéng)美化工有限公司，廣東 廣州 510000)

近年來，隨著社會(huì)的進(jìn)步，人們對(duì)安全和環(huán)保越來越重視，國(guó)家職能部門的監(jiān)管力度不斷加大。為此，開發(fā)低污染，安全性能高的水性涂料已是大勢(shì)所趨。

電鍍行業(yè)與我們的日常生活息息相關(guān)，在燈飾、家俱、汽車、電子產(chǎn)品、門鎖、衛(wèi)浴、衣服等方面都可以看到電鍍產(chǎn)品的身影。電鍍產(chǎn)品由于使用范圍廣，對(duì)使用環(huán)境的適應(yīng)性要求更高，對(duì)所使用的封閉劑性能要求也就更高，例如硬度、鹽霧、耐酸堿、耐老化等?，F(xiàn)在有相當(dāng)部分的封閉劑已轉(zhuǎn)向水性，其中以水性丙烯酸涂料為主。

水性涂料目前以水溶性、分散體、乳液三大系列為主，與溶劑型涂料相比，水性涂料的優(yōu)缺點(diǎn)都相當(dāng)突出。優(yōu)點(diǎn)是安全、環(huán)保、對(duì)人體健康影響??；缺點(diǎn)是綜合性能還有差距，在施工性、外觀方面尤為明顯[1]。其中乳液型是相差最大的，分散體其次，水溶性最接近。電鍍產(chǎn)品在使用封閉劑時(shí)經(jīng)常要加入染料對(duì)工件進(jìn)行修色，調(diào)色時(shí)要求封閉劑要透明，這樣才方便對(duì)色，及時(shí)調(diào)整染料的用量。乳液和分散體都是乳白半透明，會(huì)影響調(diào)色。目前電鍍行業(yè)使用的水性封閉劑基本都是水溶性的，本文亦以水溶性封閉劑進(jìn)行探討。

水溶性丙烯酸涂料保持了丙烯酸涂料優(yōu)異的耐候性、保光保色性、耐腐蝕性等性能，但總體性能仍達(dá)不到溶劑型的效果。要不斷提高性能，常用的方法是在成漆中通過助劑或加入其它樹脂進(jìn)行調(diào)整，以及在樹脂合成時(shí)引入改性單體(中間體)，在試驗(yàn)中我們通過在樹脂接入新癸酸縮水甘油酯(E10P)，從而使封閉劑的性能得到了較大的提高[2-3]。

新癸酸縮水甘油酯是∝-碳上高度支鏈化的飽和一元脂肪酸縮水甘油酯，結(jié)構(gòu)式如下：

其中環(huán)氧基團(tuán)有極高的反應(yīng)活性，可以和羧基、羥基、氨基反應(yīng)，反應(yīng)后還會(huì)產(chǎn)生一個(gè)羥基，提高了交聯(lián)密度。較長(zhǎng)的碳鏈可以提高柔韌性、潤(rùn)濕性，∝碳上的支鏈如同傘狀，可以提供空間位阻效應(yīng)，有效提高耐水、耐腐蝕、耐老化性能，這些作用正是電鍍產(chǎn)品所需要的。將環(huán)氧基與(甲基)丙烯酸的羧基進(jìn)行酯化反應(yīng)，通過丙烯酸的雙鍵將新癸酸縮水甘油酯引入到丙烯酸樹脂的分子鏈中，從而達(dá)到改性的目的[4-5]。

1 實(shí) 驗(yàn)

本文只研究新癸酸縮水甘油酯對(duì)水性封閉劑基本性能的影響，為減少其他參數(shù)的影響，將丙烯酸樹脂設(shè)計(jì)Tg為20～ 30 ℃，酸值40～50 mgKOH/g，固體含量60%，在此基礎(chǔ)上通過加入不同量的E10P以觀察其效果。

1.1 實(shí)驗(yàn)原料

新癸酸縮水甘油酯(E10P)、(甲基)丙烯酸、丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸羥乙(丙)酯、苯乙烯、過氧化苯甲酸叔丁酯，乙二醇單丁醚、二甲基乙醇胺(DMEA)、去離子水、潤(rùn)濕劑、流平劑、消泡劑、部分甲醚化氨基樹脂、附著力助劑。

1.2 實(shí)驗(yàn)儀器

BGD852 UV老化機(jī)，廣州標(biāo)格達(dá)；BSD3009A靜電噴槍，廈門博士達(dá)；鹽水腐蝕試驗(yàn)箱，廣州標(biāo)格達(dá)；WGG60-E4光澤度計(jì)，天津科仕佳；NK-2稠度杯，日本巖田。

1.3 樹脂的合成

新癸酸縮水甘油酯(E10P)與(甲基)丙烯酸等當(dāng)量反應(yīng)，E10P用量為單體量的5%(試樣1)、10%(試樣2)、15%(試樣3)、20%(試樣4)。

(1)將E10P、單體、引發(fā)劑配成混合單體。

(2)在裝有攪拌器，溫度計(jì)和冷凝管的四口燒杯中加入一定量的乙二醇單丁醚，升溫至120～125 ℃，滴加混合單體，在3～3.5 h內(nèi)滴完，補(bǔ)加一次引發(fā)劑，保溫1 h，再補(bǔ)加一次引發(fā)劑，繼續(xù)保溫1 h，檢轉(zhuǎn)化率，當(dāng)轉(zhuǎn)化率>99%時(shí)降溫出料。

1.4 封閉劑的制備

1.4.1 配 比

a.改性樹脂：50；

b.部分甲醚化氨基樹脂：16；

c.二甲基乙醇胺：2.5；

d.附著力助劑：3；

e.潤(rùn)濕劑：0.5；

f.流平劑：0.2；

g.消泡劑：0.2；

h.乙二醇單丁醚：5；

i.去離子水：22.6。

1.4.2 工 藝

將a、b、h加入攪拌缸中，開攪拌轉(zhuǎn)速600～800 r/min攪拌均勻，然后加入d、e、f、g攪拌15～20 min，再加入c、i攪拌均勻即可。

1.5 性能測(cè)試

電鍍產(chǎn)品的材質(zhì)常用的有碳鋼、鋅合金、鋁合金、鎂合金、不銹鋼、塑料等，這里選用打磨的馬口鐵片和鋅合金件進(jìn)行測(cè)試，鍍層有掃砂鎳、黑鎳、掃砂鍍銅、仿金等。

由于鋅合金的成分和壓鑄密度在不同的產(chǎn)地會(huì)有比較大的差異，導(dǎo)致能承受的溫度相差也較大，因而將封閉劑干燥條件定為110 ℃/45 min，用去離子水按1∶0.8稀釋，施工粘度13～14 s(巖田2﹟杯)，采用靜電噴涂，電壓40 kV，干膜厚度12～15 μm。

1.5.1 改性樹脂水稀釋穩(wěn)定性(目測(cè))

改性樹脂∶二甲基乙醇胺∶水=1∶0.07∶3。

分別做加速貯存(60 ℃/21天)和常溫貯存三個(gè)月對(duì)比外觀變化。

表1 改性樹脂貯存測(cè)試結(jié)果Table 1 Storage test results of modified resin

1.5.2 封閉劑性能測(cè)試

(1)光澤(60°)(GB/T 9754-2007)

噴涂于黑片上檢測(cè)。

表2 封閉劑光澤測(cè)試結(jié)果Table 2 Test results of sealant gloss

(2)透明性(目測(cè))

將封閉劑用去離子水1∶0.5稀釋，滴在仿金件上130 ℃/30 min干燥，在陽(yáng)光下觀察。

表3 封閉劑透明性測(cè)試結(jié)果Table 3 Results of sealant transparency test

(3)耐沖擊性(GB/T 1732-1993)

用不打磨馬口鐵片測(cè)試，封閉劑∶去離子水=1∶0.8，在110 ℃/45 min干燥。

表4 封閉劑耐沖擊性測(cè)試結(jié)果Table 4 Impact resistance test results of sealant

(4)耐中性鹽霧(GB/T 1771-2007)

用鋅合金工件和打磨的馬口鐵片，在110 ℃/45分干燥，干膜厚度12～15 μm如工件出現(xiàn)繡點(diǎn)、白點(diǎn)、黑點(diǎn)即不通過，每12 h觀察一次。

表5 封閉劑耐鹽霧測(cè)試結(jié)果Table 5 Salt spray resistance test results of sealant

(5)耐酸性(GB/T 9274-1988丙法)

用仿金件做底材在110 ℃/45 min干燥，干膜厚度12～15 μm，用50%硝酸滴在工件表面，出現(xiàn)白印即不通過。

表6 封閉劑耐酸性測(cè)試結(jié)果Table 6 Acid resistance test results of sealant

(6)耐堿性(GB/T 9274-1988甲法)

用未打磨的馬口鐵片，110 ℃/45 min干燥，干膜厚度12～15 μm，浸泡10%NaOH溶液，如涂膜出現(xiàn)起泡，溶脹、發(fā)白、發(fā)黑即不通過。

表7 封閉劑耐堿性測(cè)試結(jié)果Table 7 Test results of alkaline resistance of sealant

(7)耐UV老化(GB/T 23987-2009)

采用UVA-340燈管，底材為鈍化后的鋁板，在110 ℃/45 min干燥，干膜厚度12～15 μm，測(cè)試時(shí)間1000 h，檢失光率和顏色變化。

表8 封閉劑耐UV老化測(cè)試結(jié)果Table 8 UV aging resistance test results of sealant

2 討 論

(1)從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看到，新癸酸縮水甘油酯的引入，使封閉劑的各項(xiàng)性能有了較大的提高，尤其在光澤、耐鹽霧、耐酸堿方面，說明E10P的支鏈對(duì)漆膜起到了良好的保護(hù)。

(2)由于其支鏈具有疏水性，所以隨著用量的增加，亦會(huì)導(dǎo)致樹脂的水稀釋穩(wěn)定性下降，從表1可以看出，當(dāng)用量>15%時(shí)，樹脂的水溶液已處于不穩(wěn)定狀態(tài)。

(3)從表8可以看出E10P的引入對(duì)老化性能幫助不大，這是由于丙烯酸樹脂本身已具有優(yōu)異的耐老化和保光保色性。

3 結(jié) 論

當(dāng)新癸酸縮水甘油酯的用量為單體量的10%～15%，通過與(甲基)丙烯酸反應(yīng)被引入到丙烯酸樹脂分子鏈中，從而使封閉劑的性能得到了較大的提高，并且性能和穩(wěn)定性取得了一個(gè)平衡點(diǎn)，基本能滿足電鍍產(chǎn)品的要求。