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具重涂性丙烯酸聚氨酯防涂鸦的研制

浏览次数: 日期:2016年1月29日 10:19

具重涂性丙烯酸聚氨酯防涂鸦的研制

  轨道交通车辆每运行一段时间,需对表面涂膜上的污渍进行清洗,以保持干净、美观。每一次清晰都会或多或少地对涂膜造成一定程度的破坏,特别是不易清洗的涂膜,需要用力擦洗或使用具有一定腐蚀性的清洗剂才可清洗干净。这样,随着清洗次数的累积,很容易造成车体的使用寿命缩短。近年来,空气质量越来越差,空气中颗粒及粉尘量越来越多,导致轨道交通车辆更易脏,清洗间隔时间也相应缩短,这使清洗对涂膜的破坏问题更加明显。若采用市面上易清洗的防涂鸦涂料,由于其重涂性一般都较差,而轨道交通车辆对重涂性要求较高,此时,重涂性又是一个急需解决的问题。如何研制出一种防涂鸦、易清洗、又具有较好重涂性的涂料成为目前涂料研究的重点。本文通过添加一种含羟基官能团且具有界面活性的防涂鸦助剂,同时添加一种能提高涂膜重涂性的涂膜。

防涂鸦涂料防涂鸦性能的实现一般是通过以下2个途径:1、添加纳米助剂,利用纳米物质的小尺寸效应及疏水疏油性来达到防污的目的;2、添加耐沾污助剂,降低涂膜的表面张力,使污物黏不上去。但第一种方法由于成本太高造成无法大规模应用;而第二种方法防沾污性能佳,但重涂性不佳。

本文所研制的防涂鸦涂料中添加了一种含羟基官能团且具有界面活性的防涂鸦助剂,它能在涂膜表面定向排布并与涂料中的聚合物结构表面官能团相交联,具有明显的疏水疏油性特性,同时降低沾灰尘性,提高涂膜清洗性,且价格较经济。

1、实验部分

1.1 原材料

羟基丙烯酸树脂1(拜耳);氰基丙烯酸树脂2(纽佩斯);颜填料、分散剂;消泡剂、流平剂、聚醚硅氧烷共聚物基材润湿剂、含羟基的有机硅改性聚丙烯酸酯防涂鸦助剂;防老化助剂、HDI三聚体;溶剂;

1.2 参考配方

组份

质量分数%

组份

质量分数%

羟基丙稀酸树脂1

40-45

溶剂

5-8

羟基丙烯酸树脂2

20-22

分散剂

1-2

颜填料

25-35

消泡剂

0.1-0.3

防老化助剂

0-3

基材润湿剂

0-1

防涂鸦助剂

0-3

流平剂

0-1

1.3生产工艺

1)色浆的制备:将适量的树脂及溶剂加入分散缸内,搅拌中加入分散剂、消泡剂,再加入颜填料,高速搅拌30分钟,用篮式砂磨机研磨至细度15微米以下,制备成色浆。

2)涂料A组分的制备:将上述色浆加入分散缸内,再依次加入流平剂和防老化助剂,分散均匀后,低速搅拌下依次加入防涂鸦助剂、基材润湿剂,添加完成后,高速搅拌30分钟,过滤、出料、包装。

3)涂料B组分的制备:将HDI三聚体固化剂按计算用量单独包装。

   1.4 性能测试

   1.4.1 常规性能检测

        检测环境条件:按GB/T9278规定进行。漆膜外观:在天然光线下进行目测。涂料粘度:按GB/T6753.1规定进行,粘度测试时使用涂-6号杯;耐冲击性:按GB/T1732;细度:按GB/T6753.1;表干和实干时间:分别按GB/T1728规定中的乙法和甲法进行。双组份涂料试用期:将200g双组份涂料按规定比例混合,调制成施工粘度,测定其出现胶化的时间。弯曲性能:按GB/T6742规定进行。划格试验:按GB/T9286;杯突试验:按GB/T9753;光泽:按GB/T9754;硬度:按GB/T1730采用双摆杆式阻尼法进行。耐水性:按GB/T1733;耐汽油性和耐酸碱性:按GB/T9274;耐热性:按GB/T1735.

1.4.2 涂鸦性能和重涂性能测试

     用上述防涂鸦涂料(本试验所用为白色防涂鸦涂料)按照施工工艺喷涂2块A4钢板,同时,用普通非防涂鸦白色面漆喷涂2块A4钢板。待完全干燥后,将1块喷有防涂鸦涂料的A4钢板与1块喷有普通面漆的A4钢板进行耐沾污试验,另1块喷有防涂鸦涂料的A4钢板与1块喷有普通漆的A4钢板进行重涂性试验。进行耐沾污试验时,先用记号笔在涂膜上做好标记,放置30分钟后,再用干棉布直接进行擦拭,对比观察擦拭效果。进行重涂性试验时,对原涂膜在未进行打磨的基础上,按施工工艺再喷面漆,检测其重涂膜的附着力。

2、结果与讨论

2.1 防涂鸦助剂的选择及用量

   防涂鸦助剂的选择及用量是影响涂料防涂鸦性能及重涂性的关键因素。现市售的防涂鸦助剂一般为含羟基有机硅改性聚丙烯酸酯溶液或改性聚二甲基硅氧烷,其中含有羟基聚二甲基硅氧烷或带有羟基官能团的硅酮聚丙酸酯等。这些助剂用量一般为总配方量的1-6%,防涂鸦性能均较好,但采用改性聚二甲基硅氧烷防涂鸦助剂,后期涂膜进行重涂时,若不打磨或打磨不彻底,重涂性不佳,且打磨过程中产生的灰尘易污染喷漆房,导致之后在此喷漆房中进行喷涂操作形成的涂膜易缩孔、发花。若选择含羟基的有机硅改性聚丙烯酸酯防涂鸦助剂,则不打磨或打磨不彻底也不会出现缩孔、发花等涂膜缺陷,且涂膜层间附着力好。故本试验中选择了重涂性较好的含羟基的有机硅改性聚丙烯酸酯防涂鸦助剂。此助剂添加量对涂膜性能的影响较大,以白色漆为例,试验结果见表2.

          防涂鸦助剂添加量对涂膜性能的影响

性能

防涂鸦助剂%

 

0.3     0.5      0.8       1.0         1.5

防涂鸦效果

差     一般     良好      好        很好

重涂附着力(划格法)

1级    1级     3级     3级以上    可剥落

由表2可知,随着防涂鸦助剂添加量的增加,防涂鸦效果增强,但可重涂性减弱,防涂鸦效果与可重涂性之间呈现出此消彼长的关系。

2.2 基材润湿剂的选择及用量

    由于防涂鸦助剂灰很大程度地降低涂膜的表面张力,使得防涂鸦涂膜在底材上的附着力差,所以只有通过添加基材润湿剂,改善对底材的润湿能力,才能使涂膜很好地附着在底材上。

本试验选用了聚醚硅氧烷共聚物基材润湿剂,效果更佳。基材润湿剂的添加量对涂膜性能的影响较大,同时受防涂鸦助剂添加量的影响。以白色漆为例,试验结果见表3.

基材润湿剂不同添加量对涂膜性能的影响

项目

防涂鸦助剂添加量0.8%

防涂鸦助剂添加量1.0%

防涂鸦助剂添加量1.5%

 

0.2  0.5  0.8  1.0  1.2

0.2  0.5  0.8  1.0  1.2

0.2  0.5  0.8  1.0  1.2

防涂鸦效果

一般

很好

重涂附着力

1级

1级

可剥落

     由表可知,随着基材润湿剂及防涂鸦助剂添加量的增加,防涂鸦效果增强,但可重涂性减弱。当防涂鸦助剂和基材润湿剂添加量均为1.0%,涂料在防涂鸦和重涂方面的综合性能最好。

2.3 常规性能检测结果

    此防涂鸦涂料的常规性能技术指标及检测结果如下,可知其常规性能均较好。

防涂鸦涂料常规性能技术指标及检测结果

  

项目

技术指标

检测结果

漆膜颜色和外观

表面色调均匀一致,无颗粒、针孔、气泡、皱纹

合格

流出时间/s

≥20

25

细度/μm

≤20

20

双组份涂料试用期/h

≥4

合格

表干/实干时间/h

≤4/≤24

合格

施工性能

每道干膜厚度为要求的1.5倍时,成膜良好

合格

弯曲性能/mm

≤2

1

杯突试验/mm

≥4.0

4.8

划格试验/级

≤1

1

耐冲击性/cm

≥50

50

光泽/%

≥85

92

硬度

≥0.50

0.63

耐水性/h

≥24

无变化

耐汽油性/h

≥24

无变化

耐热性150±2℃/h

≥1

合格

3、结论

       通过优选防涂鸦助剂和基材润湿剂,进行合理的工艺配比,制备了防涂鸦性、重涂性优良的防涂鸦、易清洗功能涂料。通过对该涂料进行防涂鸦原理的分析、防涂鸦助剂和基材润湿剂选型及性能检测研究,得出如下结论:

       1)采用羟基丙烯酸为成膜物,添加颜料、防老化助剂、含羟基的有机硅改性聚丙烯酸酯防涂鸦助剂、聚醚硅氧烷共聚物基材润湿剂等制备的防涂鸦涂料A组份,以HDI三聚体为B组份,所喷制涂膜的性能稳定,防涂鸦性、重涂性好,能较好的满足大型轨道交通车辆防涂鸦、易清洗、可重涂、修补性好的涂装要求。

        2)基材润湿剂及防涂鸦助剂的添加量对涂膜性能的影响较大,随着基材润湿剂及防涂鸦助剂添加量的增加,防涂鸦效果也不断增加,但可重涂性却减弱、所以防涂鸦效果与可重涂性之间呈现出此消彼长的关系。

         涂料性能检测结果表明,当防涂鸦助剂和基材润湿剂添加量均为1.0%时,该涂料在防涂鸦和重涂方面的综合性能最好。

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