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高附着力水性涂料在高档装饰铝型材的应用研究

 引言

  铝及其合金具有良好的耐腐蚀性、导电导热性和易于加工成型等优点,所以铝合金在国防、航空航天、交通、仪器、机械和电子器件,家居装饰等领域有广泛的应用[1]。由于金属铝的化学性质及其活泼,直接暴露在空气中极易被氧化而发黑变暗,影响外观和使用寿命,因此采取措施对铝合金工件进行防护和装饰非常必要。

  行业内通常采用溶剂型涂料和粉末涂料涂覆在铝型材表面起到保护和装饰的效果,但油性涂料在生产、调配和施工过程中往往会释放苯类、醛类等有毒有害的有机物(VOC),严重影响人们的健康和生态环境。因此,世界各国制定了相应的环保法规,来限制VOC的排放。我国于2001年制定了针对10种室内建筑装修材料强制性的安全标准,2008年更是建立了中国涂料低污染化发展安全国家发展体系标准[2],加强国家对有机物排放的管理和监督。与传统的溶剂型涂料相比,以水代替溶剂的水性涂料对人体和环境的影响明显降低。随着人们环保意识的增强,水性涂料被认定为“绿色涂料”的一种,发展迅速。

  “绿色涂料”中水溶性丙烯酸涂料因为具有色浅,保色,保光,耐侯,耐腐蚀和耐污染等有优点而备受市场青睐,但普通的丙烯酸涂料中常含有较多的亲水性物质而耐水性和强度较差,严重影响被保护工件的漆膜性能和使用寿命[3]。本文主要针对这些问题进行研究,采用有机硅改性的水性丙烯酸涂料,很好的解决了铝型材附着力和耐腐蚀方面的问题。

  一 实验部分

  1.1 主要原材料

  A. 有机硅改性丙烯酸树脂,B. 环氧改性丙烯酸树脂,C. 水性丙烯酸树脂 (佛山市赫睦斯树脂有限公司);氨基树脂CYMEL303 (美国 湛新);钛白粉R-902(杜邦),消泡剂,流平剂,润湿剂,分散剂等。

  1.2 涂料的配方及工艺

  表一 有机硅改性水性丙烯酸树脂涂料配方

原料

厂家

质量分数/%

有机硅改性丙烯酸树脂

佛山市赫睦斯树脂有限公司

40-60

氨基固化剂CYMEL303

湛新

6-15

水性消泡剂

BYK

0.1-0.3

水性流平剂

BYK

0.1-0.4

润湿剂

TEGO

0.2-0.6

钛白粉 R-902

DuPont

10-20

分散剂

TEGO

0.2-0.5

  注:基础配方中所有树脂是以有机硅改性水性丙烯酸树脂(A)为例,其他两种树脂B、C配漆与基础配方相同。

  生产工艺:将上述原料称量后混合分散,研磨2-4h,细度小于10?m时出料即可。

  1.3性能检测

  1.3.1 树脂性能测试

  树脂的表观粘度:采用NDJ-5s数显旋转粘度测试仪测试。树脂的固体含量百分数:采用康恒仪器有限公司生产的电热恒温干燥箱测试。

  1.3.2 漆膜性能测试

  漆膜的光泽采用广州标格达有限公司生产的Glossmeter 60o测试;漆膜冲击性能按GB/T 1732—1993的方法,采用BGD302漆膜冲击器测试;漆膜厚度按原GB 1764一1979方法,采用QUANIX 4500型干膜测厚仪测定。漆膜硬度按GB/T 6739---2006方法,耐腐蚀性能按GBT1771--2007方法,分别采用铅笔和恒宇仪器有限公司HY一952A系列盐水喷雾实验机测定。漆膜附着力(划格试验)按GB/T9286----1998方法测定,结果用0~5级表示,O级最好,5级最差。测试湿附着的方法是用HWS12型电热恒温水浴锅,温度设定为100℃煮测试板,再用划格法进行测试。

  二 结果讨论

  2.1 不同类型树脂对漆膜性能的影响

  表三 用不同方法改性后树脂性能的对比

项目

技术指标

A         B  

C

检测方法

附着力(百格法)/

0

0       0

0

GB/T9286-1998

 

水煮后(1h)附着力/

0

0      0-1

1

GB/T9286-1998

 

耐冲击性

正冲

50

50      50

50

GB/T1732-1993

反冲

10

20      20

20

铅笔硬度(划痕)

1H

3H      3H

2H

GB/T6739-1996

光泽(60)

>90

98      95

94

GB/T9754-1988

遮盖力/g.m2

110

105      100

105

GB/T1726-1979

耐盐雾性(1000h/

1

5        4

3

GB/T1771-1991

耐人工老化(1000h/

1

1        1

1

ISO11507;1997

  由实验结果可以得出,经过有机硅改性后的丙烯酸树脂漆在附着力、硬度、光泽和耐腐蚀性等方面性能突出,优于未经改性和环氧改性的涂料。

  2.2 氨基固化剂用量对漆膜性能的影响

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