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具重塗性丙烯酸聚氨酯防塗鴉的研制

浏覽次數: 日期:2016年1月29日 10:19

具重塗性丙烯酸聚氨酯防塗鴉的研制

  軌道交通車輛每運行一段時間,需對表面塗膜上的汙漬進行清洗,以保持幹淨、美觀。每一次清晰都會或多或少地對塗膜造成一定程度的破壞,特別是不易清洗的塗膜,需要用力擦洗或使用具有一定腐蝕性的清洗劑才可清洗幹淨。這樣,隨著清洗次數的累積,很容易造成車體的使用壽命縮短。近年來,空氣質量越來越差,空氣中顆粒及粉塵量越來越多,導致軌道交通車輛更易髒,清洗間隔時間也相應縮短,這使清洗對塗膜的破壞問題更加明顯。若采用市面上易清洗的防塗鴉塗料,由于其重塗性一般都較差,而軌道交通車輛對重塗性要求較高,此時,重塗性又是一個急需解決的問題。如何研制出一種防塗鴉、易清洗、又具有較好重塗性的塗料成爲目前塗料研究的重點。本文通過添加一種含羟基官能團且具有界面活性的防塗鴉助劑,同時添加一種能提高塗膜重塗性的塗膜。

防塗鴉塗料防塗鴉性能的實現一般是通過以下2個途徑:1、添加納米助劑,利用納米物質的小尺寸效應及疏水疏油性來達到防汙的目的;2、添加耐沾汙助劑,降低塗膜的表面張力,使汙物黏不上去。但第一種方法由于成本太高造成無法大規模應用;而第二種方法防沾汙性能佳,但重塗性不佳。

本文所研制的防塗鴉塗料中添加了一種含羟基官能團且具有界面活性的防塗鴉助劑,它能在塗膜表面定向排布並與塗料中的聚合物結構表面官能團相交聯,具有明顯的疏水疏油性特性,同時降低沾灰塵性,提高塗膜清洗性,且價格較經濟。

1、實驗部分

1.1 原材料

羟基丙烯酸樹脂1(拜耳);氰基丙烯酸樹脂2(紐佩斯);顔填料、分散劑;消泡劑、流平劑、聚醚硅氧烷共聚物基材潤濕劑、含羟基的有機硅改性聚丙烯酸酯防塗鴉助劑;防老化助劑、HDI三聚體;溶劑;

1.2 參考配方

組份

質量分數%

組份

質量分數%

羟基丙稀酸樹脂1

40-45

溶劑

5-8

羟基丙烯酸樹脂2

20-22

分散劑

1-2

顔填料

25-35

消泡劑

0.1-0.3

防老化助劑

0-3

基材潤濕劑

0-1

防塗鴉助劑

0-3

流平劑

0-1

1.3生産工藝

1)色漿的制備:將適量的樹脂及溶劑加入分散缸內,攪拌中加入分散劑、消泡劑,再加入顔填料,高速攪拌30分鍾,用籃式砂磨機研磨至細度15微米以下,制備成色漿。

2)塗料A組分的制備:將上述色漿加入分散缸內,再依次加入流平劑和防老化助劑,分散均勻後,低速攪拌下依次加入防塗鴉助劑、基材潤濕劑,添加完成後,高速攪拌30分鍾,過濾、出料、包裝。

3)塗料B組分的制備:將HDI三聚體固化劑按計算用量單獨包裝。

   1.4 性能測試

   1.4.1 常規性能檢測

        檢測環境條件:按GB/T9278規定進行。漆膜外觀:在天然光線下進行目測。塗料粘度:按GB/T6753.1規定進行,粘度測試時使用塗-6號杯;耐沖擊性:按GB/T1732;細度:按GB/T6753.1;表幹和實幹時間:分別按GB/T1728規定中的乙法和甲法進行。雙組份塗料試用期:將200g雙組份塗料按規定比例混合,調制成施工粘度,測定其出現膠化的時間。彎曲性能:按GB/T6742規定進行。劃格試驗:按GB/T9286;杯突試驗:按GB/T9753;光澤:按GB/T9754;硬度:按GB/T1730采用雙擺杆式阻尼法進行。耐水性:按GB/T1733;耐汽油性和耐酸堿性:按GB/T9274;耐熱性:按GB/T1735.

1.4.2 塗鴉性能和重塗性能測試

     用上述防塗鴉塗料(本試驗所用爲白色防塗鴉塗料)按照施工工藝噴塗2塊A4鋼板,同時,用普通非防塗鴉白色面漆噴塗2塊A4鋼板。待完全幹燥後,將1塊噴有防塗鴉塗料的A4鋼板與1塊噴有普通面漆的A4鋼板進行耐沾汙試驗,另1塊噴有防塗鴉塗料的A4鋼板與1塊噴有普通漆的A4鋼板進行重塗性試驗。進行耐沾汙試驗時,先用記號筆在塗膜上做好標記,放置30分鍾後,再用幹棉布直接進行擦拭,對比觀察擦拭效果。進行重塗性試驗時,對原塗膜在未進行打磨的基礎上,按施工工藝再噴面漆,檢測其重塗膜的附著力。

2、結果與討論

2.1 防塗鴉助劑的選擇及用量

   防塗鴉助劑的選擇及用量是影響塗料防塗鴉性能及重塗性的關鍵因素。現市售的防塗鴉助劑一般爲含羟基有機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帶有羟基官能團的硅酮聚丙酸酯等。這些助劑用量一般爲總配方量的1-6%,防塗鴉性能均較好,但采用改性聚二甲基硅氧烷防塗鴉助劑,後期塗膜進行重塗時,若不打磨或打磨不徹底,重塗性不佳,且打磨過程中産生的灰塵易汙染噴漆房,導致之後在此噴漆房中進行噴塗操作形成的塗膜易縮孔、發花。若選擇含羟基的有機硅改性聚丙烯酸酯防塗鴉助劑,則不打磨或打磨不徹底也不會出現縮孔、發花等塗膜缺陷,且塗膜層間附著力好。故本試驗中選擇了重塗性較好的含羟基的有機硅改性聚丙烯酸酯防塗鴉助劑。此助劑添加量對塗膜性能的影響較大,以白色漆爲例,試驗結果見表2.

          防塗鴉助劑添加量對塗膜性能的影響

性能

防塗鴉助劑%

 

0.3     0.5      0.8       1.0         1.5

防塗鴉效果

差     一般     良好      好        很好

重塗附著力(劃格法)

1級    1級     3級     3級以上    可剝落

由表2可知,隨著防塗鴉助劑添加量的增加,防塗鴉效果增強,但可重塗性減弱,防塗鴉效果與可重塗性之間呈現出此消彼長的關系。

2.2 基材潤濕劑的選擇及用量

    由于防塗鴉助劑灰很大程度地降低塗膜的表面張力,使得防塗鴉塗膜在底材上的附著力差,所以只有通過添加基材潤濕劑,改善對底材的潤濕能力,才能使塗膜很好地附著在底材上。

本試驗選用了聚醚硅氧烷共聚物基材潤濕劑,效果更佳。基材潤濕劑的添加量對塗膜性能的影響較大,同時受防塗鴉助劑添加量的影響。以白色漆爲例,試驗結果見表3.

基材潤濕劑不同添加量對塗膜性能的影響

項目

防塗鴉助劑添加量0.8%

防塗鴉助劑添加量1.0%

防塗鴉助劑添加量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

防塗鴉效果

一般

很好

重塗附著力

1級

1級

可剝落

     由表可知,隨著基材潤濕劑及防塗鴉助劑添加量的增加,防塗鴉效果增強,但可重塗性減弱。當防塗鴉助劑和基材潤濕劑添加量均爲1.0%,塗料在防塗鴉和重塗方面的綜合性能最好。

2.3 常規性能檢測結果

    此防塗鴉塗料的常規性能技術指標及檢測結果如下,可知其常規性能均較好。

防塗鴉塗料常規性能技術指標及檢測結果

  

項目

技術指標

檢測結果

漆膜顔色和外觀

表面色調均勻一致,無顆粒、針孔、氣泡、皺紋

合格

流出時間/s

≥20

25

細度/μm

≤20

20

雙組份塗料試用期/h

≥4

合格

表幹/實幹時間/h

≤4/≤24

合格

施工性能

每道幹膜厚度爲要求的1.5倍時,成膜良好

合格

彎曲性能/mm

≤2

1

杯突試驗/mm

≥4.0

4.8

劃格試驗/級

≤1

1

耐沖擊性/cm

≥50

50

光澤/%

≥85

92

硬度

≥0.50

0.63

耐水性/h

≥24

無變化

耐汽油性/h

≥24

無變化

耐熱性150±2℃/h

≥1

合格

3、結論

       通過優選防塗鴉助劑和基材潤濕劑,進行合理的工藝配比,制備了防塗鴉性、重塗性優良的防塗鴉、易清洗功能塗料。通過對該塗料進行防塗鴉原理的分析、防塗鴉助劑和基材潤濕劑選型及性能檢測研究,得出如下結論:

       1)采用羟基丙烯酸爲成膜物,添加顔料、防老化助劑、含羟基的有機硅改性聚丙烯酸酯防塗鴉助劑、聚醚硅氧烷共聚物基材潤濕劑等制備的防塗鴉塗料A組份,以HDI三聚體爲B組份,所噴制塗膜的性能穩定,防塗鴉性、重塗性好,能較好的滿足大型軌道交通車輛防塗鴉、易清洗、可重塗、修補性好的塗裝要求。

        2)基材潤濕劑及防塗鴉助劑的添加量對塗膜性能的影響較大,隨著基材潤濕劑及防塗鴉助劑添加量的增加,防塗鴉效果也不斷增加,但可重塗性卻減弱、所以防塗鴉效果與可重塗性之間呈現出此消彼長的關系。

         塗料性能檢測結果表明,當防塗鴉助劑和基材潤濕劑添加量均爲1.0%時,該塗料在防塗鴉和重塗方面的綜合性能最好。

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