环保型改性丙烯酸面漆的制备及其性能研究

前言

随着社会经济与科技水平的发展，人们生活水平日益改善，对油漆涂料产品的环保性、安全性逐渐重视。传统溶剂型涂料大量使用油性溶助剂原料，在制备与施工中释放大量甲醇甲醛等有害物质，逐渐被市场上新兴的环保水性涂料取代，油改水是涂料行业必然的改革趋势。

水性丙烯酸树脂漆在装修装饰市场上发展前景不太理想，主要是其干燥性差、硬度低、丰满度差等深受诟病，严重制约了它的发展。试验中，通过对水性丙烯酸树脂的改性，使漆膜获得了优异的固化性能、漆膜附着力好、丰满度高、柔韧性好等特点。若施工技巧得当，其性能能达到或超越同类溶剂型产品。

1 树脂部分

1.1 主要原料

亚油酸，工业级，山东萍聚生物科技有限公司；苯甲酸，工业级，郑州万道新材料科技有限公司；顺丁烯二酸酐，工业级，北京奇元科技有限公司；丙烯酸、苯乙烯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯，工业级，常州吉恩新材料有限公司；引发剂、助溶剂，工业级，山东嘉虹化工有限公司；三羟甲基丙烷、间苯二甲酸，进口。

1.2 树脂合成工艺

1.2.1 基础树脂的合成

按照工艺配方，逐一将各类原料投入到分散搅拌釜中，开启高速搅拌并升温，待料温达到 240℃后持续控温，保持酯化反应至反应终点，最后添加助溶剂密封保存待用。

1.2.2 水性丙烯酸改性工艺

按照工艺配方，将丙烯酸酯类单体和引发剂混合均匀加入滴液漏斗中，升温至 125-130℃开始滴加单体，用 4-5h 滴加完，至转化率≥98%为终点。关停设备自然冷却室温，采用三乙胺调和树脂 pH值至 8 左右，制得水性丙烯酸改性树脂。

2.制漆部分

2.1 主要原料

水性丙烯酸树脂，工业级，山东卡孚乐高分子材料有限公司；钛白粉（R-2196），工业级，安徽安纳达钛业股份有限公司；酞菁蓝，工业级，扬州雨虹化工有限公司；塑料紫颜料，工业级，苏州精颜新材料有限公司；分散剂、消泡剂，德国毕克化学有限公司；催干剂，工业级，南通昌辰化工有限公司；去离子水，自制。

2.2 试验配方试验配方见表 1

2.3 制备工艺

采用三乙胺中和剂将改性丙烯酸树脂 pH 调和至 8 左右，按工艺顺序依次添加各类功能溶剂、助剂，中低速搅拌分散均匀。然后提高搅拌分散转速，投入钛白粉、酞菁蓝、塑料紫等颜填料，搅拌均匀后的料液经过砂磨机研磨合格后出料送检。粘度指标不合格可以添加适量去离子水调整，最后加入催干剂，灌装密封备用。

2.4 性能检测

涂料常规性能检测，按 GB/T25251—2010 进行。

3.结果与讨论

3.1 树脂的选择

未经改性的丙烯酸树脂制备的面漆涂料，固化性能差、干燥时间长，漆膜硬度不达标，难以满足建材装饰、防护的基本要求。本试验通过优选水性丙烯酸树脂为基础原料，改性成具有优异性能的丙烯酸树脂，辅以补强颜填料及各类功能助剂的搭配，制备成一款固化性能好、漆膜光泽高，柔韧性好、附着力强的水性环保面漆涂料，综合性能大部分达到或超越同类型溶剂型漆，具有更好的发展运用前景。

3.2 分散剂及用量的选择

分散剂在涂料配方体系中的作用是降低体系的表面张力，水性面漆涂料常用分散剂有非离子型、阴离子型以及聚合型分散剂，试验重点考察聚合型分散剂用量对水性面漆涂料性能的影响。

从表 2 数据可以看出，聚合型分散剂的加入可以有效的改善了面漆涂料的分散效果，其用量越大漆料分散时间越短，主要是因为分散剂降低了颜填料的表面张力。不过大量的使用分散剂，会增加水性面漆涂料的生产成本，结合涂料性能与生产成本考虑，试验建议分散剂用量选择在 0.5% 左右最佳。

3.3 消泡剂的选择

水性涂料消泡剂是一种用于抑制水性涂料生产和使用过程中泡沫生产的复合型化学助剂，目前市面上常见的消泡剂有：传统型、聚醚嵌段型、有机硅类和复合型等。其中聚醚嵌段型不仅相容性好、消泡效果佳，而且大量使用不影响漆膜光泽和雾影。综合考虑，本试验环保型改性丙烯酸面漆制备中，优选聚醚嵌段型消泡剂为涂料原料。

3.4 催干剂用量的选择

水性涂料早期干燥性差、固化时间长，深受市场消费者们诟病。虽然目前技术已经具有长足进步，但水性涂料配方中催干剂的用量一直远大于溶剂型涂料催干剂的量，以此提升水性环保改性丙烯酸面漆的施工效率。试验发现，复合水性催干剂添加量在 2% -6%之间，单一的水性催干剂仅 4%的 Co，加量在 1%左右，再与 Zn ，Ca 配合使用才能显著缩短水性涂料的硫化时间。考虑到涂料制备成本与漆膜性能两方面的需求，试验最终选用复合水性催干剂。

3.5 制漆工艺的选择

在涂料研制过程中，具有大量分散搅拌工艺，为了有效控制制改性丙烯酸面漆漆料的起泡问题，确保漆膜施工更光滑和丰满。试验制备中，我们通过将消泡剂分别在研磨和兑稀两个工序中加入，并且每个工序的添加量均为 50% ，大大减少了漆膜的缺陷。

4.涂料综合性能

试验制样严格按 GB/T25251—2010 进行检测，测试结果发现：试验制备出的水性改性丙烯酸面漆不仅表干快、耐冲击性能好，而且附着力强、柔韧性佳，能与同类溶剂型产品相媲美。

5 结语

试验中通过合成改性水性丙烯酸树脂，制备的具有优异性能的丙烯酸树脂为成膜物，通过大量试验数据考察，采用 0.3%-0.8% 聚合型分散剂、聚醚嵌段型消泡剂、复合型水性催干剂等，以此为配方制备的改性丙烯酸面漆，不仅具有优异的固化性能、漆膜附着力好，而且漆膜丰满度高、柔韧性好，其各项性能能达到或超越同类溶剂型产品，具有有很好的市场推广价值。

参考文献

[1]谭俊，庞维涛，张志伟，等.有机硅改性丙烯酸树脂涂料的制备及性能[J].涂料工业.2011（05）：46-48.

[2] 陈宝贵，周忠义，王福州. 改性聚丙烯酸酯防水涂料的性能与应用[J]. 新型建筑材料，2014（09）：51-53.

[3]张庆忠，孟德群，孟令汉.低 VOC 醇酸树脂涂料的制备方法[J].中国涂料，2016（09）：60-64.

[4]龙应雄.新型水性自喷漆的制备与性能研究[J].涂层与防护，2022，（05）：35-39.