□ 曾凡輝1,2，周 偉1，王浩新1，張步峰1，邢國(guó)華1

(1.株洲時(shí)代新材料科技股份有限公司，湖南株洲 412007；2.湖南省腐蝕與防護(hù)學(xué)會(huì)，長(zhǎng)沙 410082)

摘要:以丙烯酸樹(shù)脂為基料，制得了適合城軌車輛使用的聚氨酯半光漆。研究了不同丙烯酸樹(shù)脂、不 同CAB助劑、不同涂膜干燥方式及不同涂膜厚度對(duì)半光漆光澤穩(wěn)定性的影響。通過(guò)SEM和IR等檢測(cè)手段 對(duì)涂料性能進(jìn)行了表征。結(jié)果表明，當(dāng)選用某高羥值樹(shù)脂和低羥值樹(shù)脂搭配使用時(shí)，半光漆具有較好的光 澤穩(wěn)定性，當(dāng)助劑CAB381和CAB551搭配使用時(shí)，此時(shí)消光粉有最佳的定向效果，當(dāng)采用常溫晾1 h、60 ℃ 烘干1 h的干燥工藝及涂膜厚度控制在40～60 μm時(shí)，此時(shí)涂料光澤波動(dòng)最小。

關(guān)鍵詞:聚氨酯半光漆； 光澤穩(wěn)定性；城軌車輛

中圖分類號(hào)：TQ630.7+9 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-2556(2014)04-0033-04

0 前 言

近年來(lái)，我國(guó)城市軌道交通獲得長(zhǎng)足發(fā)展，線路 長(zhǎng)度、機(jī)車數(shù)量、客運(yùn)數(shù)量等指標(biāo)都有大幅增長(zhǎng)，我 國(guó)已成為世界最大的城市軌道交通建設(shè)市場(chǎng)，經(jīng)濟(jì) 穩(wěn)定發(fā)展以及政府的大力支持，使得我國(guó)軌道交通 建設(shè)規(guī)模逐步擴(kuò)大。未來(lái)5年我國(guó)軌道交通行業(yè)將迎 來(lái)建設(shè)高峰，城軌交通建設(shè)也從一線城市向二線城 市擴(kuò)展。

城軌交通產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展，也為城軌交通車輛 用工業(yè)特種涂料的發(fā)展帶來(lái)機(jī)遇。城軌車輛用面漆 通常為丙烯酸聚氨酯半光漆，隨著人們對(duì)車輛的舒 適性提出越來(lái)越高的要求，要求城軌車輛用涂料也 必須具有很高的裝飾性，而通常丙烯酸聚氨酯半光 漆具有光澤度不穩(wěn)定的特點(diǎn)，本文通過(guò)對(duì)丙烯酸聚 氨酯半光漆的光澤影響因素研究，提高了半光漆涂 膜光澤穩(wěn)定性，制得了適合城軌車輛使用的聚氨酯半光漆。

1 試驗(yàn)部分

1.1 主要原材料

丙烯酸樹(shù)脂，工業(yè)級(jí)，廣州聯(lián)潔；N3390固化劑， 工業(yè)級(jí)，德國(guó)拜耳；鈦白粉，工業(yè)級(jí)，美國(guó)杜邦；紫外 光吸收劑，工業(yè)級(jí)，瑞士汽巴；分散劑、流平劑，化學(xué) 純，德國(guó)畢克；消光粉，德國(guó)贏創(chuàng)德固賽；混合溶劑， 工業(yè)級(jí)，自配。

1.2 涂料的制造工藝

按配方量稱取各物料，分散均勻，研磨至細(xì)度 ≤20 μm；在制成的涂料中加入消光粉、其他剩余助 劑和適量的混合溶劑，分散均勻，調(diào)整黏度100～120 s(涂-4#杯)，過(guò)濾出料。所制得的涂料組分與固化劑組 分按一定的比例(質(zhì)量比)配制，制板檢測(cè)性能。

1.3 主要性能測(cè)試方法

涂料按GB/T 1727的要求噴涂于試板上，按國(guó)標(biāo) GB/T 1748測(cè)試60 °的光澤度，其他性能檢測(cè)按相關(guān) 國(guó)標(biāo)(GB)進(jìn)行。

2 結(jié)果與討論

2.1 不同丙烯酸樹(shù)脂對(duì)涂料性能的影響

涂料的消光一般是通過(guò)消光粉來(lái)實(shí)現(xiàn)的，消光 粉在涂料中的穩(wěn)定性是引起半光漆光澤波動(dòng)的主要 因素[1-2]。

不同丙烯酸樹(shù)脂由于所含的活性官能團(tuán)種類及 數(shù)量不一樣，對(duì)半光漆的光澤和色差穩(wěn)定性有較大 影響，本研究選用不同羥基含量的丙烯酸樹(shù)脂制得 半光漆，考察不同施工黏度對(duì)半光漆光澤穩(wěn)定性和 色差穩(wěn)定性的影響，結(jié)果如表1所示。

從表1可知，樹(shù)脂A制得的半光漆的光澤穩(wěn)定性 較差，而外觀良好，色差穩(wěn)定性好；樹(shù)脂B性能正好相 反；而樹(shù)脂A和樹(shù)脂B混合后，其綜合性能良好。主要 是因?yàn)闃?shù)脂A是一種高羥值樹(shù)脂(110)，而樹(shù)脂B為一 種低羥值樹(shù)脂(60)，高羥值樹(shù)脂對(duì)顏料濕潤(rùn)性能好， 產(chǎn)品色差穩(wěn)定，但干燥速度較慢，易引起半光漆中消 光粉的移動(dòng)，導(dǎo)致光澤不穩(wěn)定，而低羥值的樹(shù)脂B性 能又正好相反，當(dāng)將樹(shù)脂A和樹(shù)脂B按1∶1混合后，在 不同施工黏度下半光漆均有較好的光澤和色差穩(wěn)定 性。

2.2 不同CAB助劑對(duì)涂膜光澤穩(wěn)定性的影響 在半光漆中加入CAB(醋丁纖維素)助劑，能提高 體系的黏度，同時(shí)靠溶劑揮發(fā)能增加濕膜中紊流和 對(duì)流時(shí)對(duì)涂料中消光粉顏料運(yùn)動(dòng)的阻力，使消光粉 顏料有一定的運(yùn)動(dòng)自由度，有利于消光粉的排列取 向。

不同CAB樹(shù)脂由于丁酰基含量、黏度有很大的 不同，對(duì)半光漆的性能影響也有很大的差別。其對(duì)半 光漆性能影響如表2所示。

從表2可知，當(dāng)兩種醋丁纖維素樹(shù)脂CAB381和 CAB551搭配使用時(shí)，半光漆有最好的綜合性能。主 要是因?yàn)镃AB551樹(shù)脂是一類高丁酰基含量醋丁纖 維素，由于丁酰基極性低，其含量增大時(shí)，可使纖維 素鏈得以相間的散布，減少彼此之間的吸引力，涂膜 之間的內(nèi)應(yīng)力也相應(yīng)減少，從而提高了涂料與底材 的附著力[3]。隨著丁酰基含量增加，CAB樹(shù)脂在有機(jī) 溶劑中的溶解度也增大，與其他樹(shù)脂的相容性變好。

所以CAB樹(shù)脂丁酰基含量越高，其與底材的附著力、 與基料樹(shù)脂的相容性越好，但消光粉定向效果一般。 CAB381樹(shù)脂是一類中等丁酰基含量醋丁纖維素，綜 合性能較好，但在某些性能方面仍有一定的不足，須 和少量高丁酰基含量的CAB551樹(shù)脂搭配使用。經(jīng)試 驗(yàn)研究，當(dāng)CAB381和CAB551按8∶1搭配使用時(shí)，半 光漆有最佳的綜合性能，此時(shí)消光粉有最佳的定向 效果，光澤穩(wěn)定性好。

2.3 不同干燥方式對(duì)涂膜光澤度的影響

在涂料配方固定的條件下，考察涂料施工時(shí)不 同干燥方式對(duì)涂膜光澤的影響，結(jié)果如表3所示。

通過(guò)表3可知涂膜干燥方式不同時(shí)，其光澤有一 定波動(dòng)，60 ℃直接烘干的樣板比在常溫下晾干24 h的 樣板光澤度要高5～7個(gè)百分點(diǎn)，而常溫晾干1 h后再 烘1 h的樣板光澤較穩(wěn)定。產(chǎn)生這種結(jié)果的主要原因 是因?yàn)楦稍锓绞降牟煌瑫?huì)影響涂料的固化速率和溶 劑的揮發(fā)速率，從而影響顏料沉降、消光粉的遷移(消 光粉密度較小，會(huì)逐漸向上遷移)。當(dāng)采用晾干方式 時(shí)，消光粉充分向表面遷移，從而降低涂膜光澤度[4]， 同時(shí)由于消光粉的無(wú)序遷移，造成了光澤波動(dòng)大。

若要將涂膜光澤控制在一個(gè)比較小的范圍內(nèi)波 動(dòng)，同時(shí)結(jié)合客戶的施工條件，確定當(dāng)采用常溫晾1 h、60 ℃烘干1 h的干燥工藝時(shí)，涂膜光澤度具有好的 穩(wěn)定性。

2.4 不同涂膜厚度對(duì)涂膜光澤度的影響

在涂料配方固定的條件下，采用常溫晾1 h、60 ℃烘干1 h的干燥工藝時(shí)，考察不同涂膜厚度對(duì)涂膜 光澤的影響，結(jié)果如表4所示。

通過(guò)表4可知，隨著涂膜厚度的增加，涂膜的光 澤也在逐步增加，但增幅有一個(gè)慢慢下降的趨勢(shì)，最 后趨于穩(wěn)定，主要是由于涂膜越厚，涂膜外觀越平 整，越趨于鏡面，不利于對(duì)光線產(chǎn)生漫反射而消光。 結(jié)合具體的涂裝施工可知，當(dāng)涂膜厚度控制在40～ 60 μm時(shí)，此時(shí)涂料光澤波動(dòng)最小，該厚度也可滿足 涂料的防腐涂裝要求。

2.5 研制的聚氨酯半光漆性能表征

2.5.1 聚氨酯半光漆的SEM圖譜分析

聚氨酯半光漆的表面和截面SEM圖如圖1、圖2 所示。 由圖1可知，半光漆的表面比較粗糙，這樣有利于 光線在其表面形成漫反射，從而達(dá)到消光的效果[5]。由圖2可發(fā)現(xiàn)消光粉在涂膜中分布比較均勻，從而推斷 半光漆的光澤比較穩(wěn)定。

由圖3可知，在2 200～ 2 300 cm-1沒(méi)有吸收峰， 說(shuō)明丙烯酸樹(shù)脂和異氰酸酯固化劑固化后沒(méi)有殘 存的異氰酸根(—NCO)基團(tuán)，交聯(lián)反應(yīng)比較完全。在 1 728 cm-1位置存在一個(gè)非常強(qiáng)的吸收峰，為丙烯酸 樹(shù)脂交聯(lián)固化后形成的氨酯鍵(—NHCOO—)中的羰 基(—C=O)的伸縮振動(dòng)吸收峰。2 960 cm-1處為甲基 (—CH3)的伸縮振動(dòng)吸收峰，2 882 cm-1、2 874 cm-1為 亞甲基(—CH2—)的伸縮振動(dòng)吸收峰。

3 結(jié) 語(yǔ)

當(dāng)將高羥值樹(shù)脂和低羥值樹(shù)脂按1∶1混合后， 在不同施工黏度下半光漆均有較好的光澤和色差穩(wěn) 定性；當(dāng)助劑CAB381和CAB551按8∶1搭配使用時(shí)， 半光漆有最佳的綜合性能，此時(shí)消光粉有最佳的定 向效果；當(dāng)采用常溫晾1 h、60 ℃烘干1 h的干燥工藝 及涂膜厚度控制在40～60 μm時(shí)，此時(shí)涂料光澤波動(dòng) 最小。

參考文獻(xiàn)

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收稿日期 2013-11-20