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0 引 言
隨著環(huán)保法規(guī)的強化，溶劑型涂料受到限制，從而促使涂料向高固體分涂料、水性涂料等環(huán)保型涂料的方向發(fā)展，尤其以水作溶劑的水性涂料具有節(jié)省資源、低VOC排放量等優(yōu)點而獲得迅速發(fā)展。
本文研制的水性環(huán)氧丙烯酸浸涂漆不僅保留了溶劑型涂料的優(yōu)點，而且使形狀復(fù)雜工件的涂裝簡單化，主要用于汽車底盤的涂裝。經(jīng)過三年多的使用，該浸涂漆完全能滿足各項性能的要求。
1 實驗部分
1.1 水性環(huán)氧丙烯酸樹脂的制備
1.1.1 原材料
丙烯酸、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸羥丙酯、苯乙烯、環(huán)氧樹脂、二甲基乙醇胺、丁醇、過氧化苯甲酰、乙二醇醚類溶劑，均為工業(yè)級。
1.1.2 制備工藝
在裝有攪拌器、溫度計、回流冷凝器的四口燒瓶中加入丁醇和環(huán)氧樹脂，升溫到110℃，勻速攪拌下滴加溶有過氧化苯甲酰的混合單體，在1.5～2h內(nèi)滴完；滴加完畢后，保溫至轉(zhuǎn)化率大于98%，加入乙二醇醚類溶劑，然后加入二甲基乙醇胺進行中和，至所得的環(huán)氧丙烯酸樹脂pH值7～7.5，并用一定量去離了水稀釋至固含量為50%±2%，出料，制得淡黃色透明粘稠狀水性環(huán)氧丙烯酸樹脂。
1.2 水性環(huán)氧丙烯酸浸涂漆的配制
水性環(huán)氧丙烯酸浸涂漆配方見表1。
表1水性環(huán)氧丙烯酸浸涂漆配方
| 原料名稱 | 規(guī)格 | 質(zhì)量分數(shù)/% |
| 水性環(huán)氧丙烯酸樹脂 | 自制，50%±2% | 40～60 |
| 水性氨基樹脂 | 國產(chǎn)，75%±2% | 5～12 |
| 色素炭黑 | 國產(chǎn)，工業(yè)品 | 2～3 |
| 滑石粉 | 國產(chǎn)，工業(yè)品 | 3～10 |
| 高嶺土 | 國產(chǎn)，工業(yè)品 | 5～10 |
| 多聚磷酸鋁 | 國產(chǎn)，工業(yè)品 | 4～8 |
| 分散劑 | 進口 | 適量 |
| 消泡劑 | 進口 | 適量 |
| 專用稀釋劑 | 自制 | 15～25 |
生產(chǎn)工藝：將部分水性環(huán)拉丙烯酸樹脂、專用稀釋劑和全部分散劑投入調(diào)漆缸中，攪拌均勻后，加入各種顏填料，分散均勻后，用砂磨機研磨至細節(jié)≤30μm，補足剩余的水性環(huán)氧丙烯酸樹脂、消泡劑、水性氨基樹脂、稀釋劑，攪拌均勻，過濾，包裝。
1.3 水性環(huán)氧丙烯酸浸涂漆性能指標(biāo)
研制的水性環(huán)氧丙烯酸浸涂漆的性能指標(biāo)見表2。
表2 水性環(huán)氧丙烯酸浸涂漆的性能指標(biāo)
| 檢驗項目 | 指標(biāo) | 檢測方法 |
| 漆膜外觀 | 黑色，平整光滑 | 目測 |
| 粘度（涂-4杯）/s | 150～170 | GB/T 1723-93 |
| 細度/μm | ≤30 | GB/T 1724-89 |
| 干燥時間（150℃）/min | 15 | GB/T 1728-89 |
| 柔韌性/mm | 1 | GB/T 1731-93 |
| 耐沖擊性/cm | 50 | GB/T 1732-93 |
| 附著力/級 | ≤2 | GB/T 1720-89 |
| 硬度 | ≥0.5 | GB/T 1730-93 |
| 耐水性（168h） | 無變化 | GB/T 1733-93 |
| 耐120號汽油性（72h） | 無變化 | GB/T 1734-93 |
| 耐鹽水性（3% NaCl,48h） | 不起泡 | GB/T 1763-89 |
2 結(jié)果與討論
2.1 單體的選擇
環(huán)氧丙烯酸樹脂配方的關(guān)鍵是選用單體，通過不同單體的組合來滿足漆膜特性的技術(shù)要求。共聚物的玻璃化溫度（Tg）很重要，共聚物發(fā)生玻璃化轉(zhuǎn)變時，許多物理性能，特別是力學(xué)性能隨之發(fā)生急劇的變化。根據(jù)公式推算出共聚物的Tg，調(diào)整樹脂的硬度，并引入羥基和羧基達到水溶性和交聯(lián)官能團。所用單體的物理性能及主要作用見表3。
表3 所用單體的物理性能及主要作用
| 單體名稱 | 分子量 | 沸點/℃ | 均聚物Tg/℃ | 作用 |
| 丙烯酸 | 72.06 | 142 | 106 | 提供水溶性及交聯(lián)點 |
| 丙烯酸丁酯 | 128.17 | 147 | -54 | 提供柔韌性 |
| 苯乙烯 | 104.14 | 145.2 | 100 | 提供硬度 |
| 甲基丙烯酸甲酯 | 100.12 | 101 | 105 | 提供硬度 |
| 丙烯酸羥丙酯 | 130.08 | 77 | 73 | 提供交聯(lián)點 |
選擇上面幾種單體的不同配比制備樹脂，隨著共聚物Tg的下降，漆膜的柔韌性好，起泡傾向減小。
2.2中和劑的選擇
制備所用的水溶性樹脂的方法之一，是用有機胺來中和環(huán)氧丙烯酸樹脂上的羧基成鹽，從而獲得水溶性。有機胺具有揮發(fā)性，在涂料加熱成膜時，由于有機胺的揮發(fā)而釋放出―COOH，與涂料中的氨基樹脂反應(yīng)，形成性能優(yōu)良的交聯(lián)涂膜。胺的選用影響涂料的粘度、貯存穩(wěn)定性，以及涂膜固化及其性能等。水性漆膜烘烤起泡和表面起皺，胺是影響因素之一。三乙胺堿性強，反應(yīng)向成鹽方向進行，其用量少，沸點低，它一到達表面后就馬上揮發(fā)成膜，涂膜表面干燥，但內(nèi)部還沒有干透，引起表面缺陷。而二甲基乙醇胺剛好與之相反，故本實驗選用二甲基乙醇胺作為中和劑。
2.3助溶劑的選擇
為了提高樹脂的水溶性，調(diào)節(jié)興料的粘度和涂膜的流平性，必須加入少量親水性助溶劑，如低級的醇和醇醚類溶劑。本配方選擇乙二醇醚類、丁醇為助溶劑，與水按一定比例混合使用，所得涂料的施工固體分高，粘度適中，涂膜外觀、流平性佳。乙二醇醚類溶劑對人體傷害大，可用丙二醇醚類溶劑代替。
2.4水性氨基樹脂固化劑用量的選擇
選擇水性氨基樹脂與環(huán)氧丙烯酸樹脂交聯(lián)成膜，使之成為不熔不溶的涂膜。氨基樹脂的用量對涂膜的物理性能，如耐沖擊性、柔韌性、硬度、附著力等有影響。不同用量的氨基樹脂對涂膜性能的影響見表4。
表4 環(huán)氧丙烯酸樹脂與氨基樹脂配比的影響
| 環(huán)氧丙烯酸樹脂/氨基樹脂 | 硬度 | 耐沖擊性/cm | 柔韌性/mm | 附著力/級 |
| 8.5/1 | 0.34 | 50 | 1 | 1 |
| 7.5/1 | 0.65 | 50 | 1 | 1 |
| 6.5/1 | 0.73 | 50 | 1 | 1 |
| 5.5/1 | 0.78 | 50 | 2 | 1 |
由表4可見，環(huán)氧丙烯酸樹脂與氨基樹脂配比為6～8：1時，涂膜的綜合性能較好。
2.5顏料的選擇
水性涂料以水作溶劑，多數(shù)樹脂呈弱堿性，所以水性涂料用的顏料與溶劑型涂料用的顏料有所不同。水性涂料要求顏料能夠耐高溫，顏料在水中不發(fā)脹，顏料色漿同水不返粗，顏料pH值接近中性。pH值太高，容易引起樹脂皂化；pH太低，呈酸性，則導(dǎo)致樹脂絮凝分層。本實驗中所用的顏填料符合此要求。