白 瑩，白曉梅

(1.咸陽(yáng)師范學(xué)院 美術(shù)學(xué)院, 陜西 咸陽(yáng) 712000； 2.北部灣大學(xué)，廣西 欽州 535000)

傳統(tǒng)工業(yè)漆受其原料和生產(chǎn)方式的影響，在制備和使用過(guò)程中，可能會(huì)排放大量揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOC)，對(duì)生產(chǎn)使用者的身體帶來(lái)一些威脅，因此，用水性工業(yè)漆進(jìn)行替代傳統(tǒng)工業(yè)漆是非常有必要的。但目前對(duì)水性漆的研究還存在問(wèn)題，如相關(guān)性能達(dá)不到行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求。通過(guò)在含氟聚丙烯酸酯(PFHI)添加石墨烯納米片增加其防腐性能，結(jié)果表明:GN對(duì)PFHI涂層防腐蝕性能的提升產(chǎn)生積極的作用；制備了梳狀有機(jī)硅氧烷改性含氟丙烯酸酯共聚物，并證實(shí)了該共聚物具有優(yōu)異的熱穩(wěn)定性和力學(xué)性能。以上學(xué)者的研究為環(huán)保水性漆的發(fā)展提供了一些數(shù)據(jù)參考，但他們的研究并未具體對(duì)工業(yè)漆的成分和性能進(jìn)一步的探討?；诖?，本文以丙烯酸酯樹(shù)脂為主要材料，設(shè)計(jì)制作了性能較為優(yōu)異的工業(yè)漆，為環(huán)保水性漆的發(fā)展提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與設(shè)備

主要材料：叔碳酸乙烯酯(AR)，佰斯特新材料；丙烯酸丁酯(AR)，伊維化工科技；丙烯酸(AR)，科建化工；二甲基乙醇胺(AR)，創(chuàng)贏化工；苯乙烯(AR)，明星化工；乙醇(AR)，銀潤(rùn)化工；甲基丙烯酸甲酯(AR)，彥碩化工；氫氧化鈉(AR)，眾勤化工；環(huán)氧樹(shù)脂(一級(jí))，翔合億化工科技；改性促進(jìn)劑(AR)，杰西卡化工；硅烷偶聯(lián)劑(AR)，軒浩新材料科技。

主要設(shè)備：LTD60N砂磨機(jī)，利騰達(dá)智能裝備；JJ-1精密增力電動(dòng)攪拌器，南北潮電子商務(wù)；GD26-FTIR-650傅里葉紅外光譜儀，東方化?？萍?；YZG真空干燥箱，榮臻干燥設(shè)備；NHG60光澤度儀，三恩時(shí)科技。

1.2 試驗(yàn)方法

水性丙烯酸的制備

(1)將叔碳酸乙烯酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸、苯乙烯等原材料進(jìn)行混合，得到混合溶液；

(2)將稀釋劑A放入四口燒瓶中，提升反應(yīng)體系溫度至142 ℃。將步驟(1)制備的混合溶液在5 h內(nèi)滴加至燒瓶中，升溫至150 ℃，保溫120 min；

(3)將體系溫度降低至70 ℃，用二甲基乙醇胺將體系pH值調(diào)節(jié)為7.0，然后將稀釋劑B加入，得到水性丙烯酸酯樹(shù)脂。

水性環(huán)氧改性丙烯酸酯樹(shù)脂的制備

將環(huán)氧樹(shù)脂和改性促進(jìn)劑放入水性丙烯酸酯樹(shù)脂，升溫至90 ℃、反應(yīng)120 min。反應(yīng)結(jié)束后降低反應(yīng)體系溫度至70 ℃，用二甲基乙醇胺將體系pH值調(diào)節(jié)為7.0，保持該溫度1 h，得到水性環(huán)氧改性丙烯酸酯樹(shù)脂。

水性有機(jī)硅改性丙烯酸酯樹(shù)脂的制備

在“1.2.1步驟(1)”制作混合溶液時(shí)，加入硅烷偶聯(lián)劑。其余步驟同“1.2.1”，得到水性有機(jī)硅改性丙烯酸酯樹(shù)脂。

單組分水性丙烯酸酯樹(shù)脂工業(yè)漆制備

(1)在去離子水中溶入部分助劑，低速攪拌10 min加入顏填料；之后，中速攪拌5 min，最后高速攪拌30 min；

(2)將物料置于LTD60N型砂磨機(jī)中研磨至適合的細(xì)度，然后加入剩余助劑和成膜水性樹(shù)脂；在低速攪拌模式下混合均勻，混合時(shí)間為10 min。將適量增稠流變助劑加入，調(diào)節(jié)工業(yè)漆黏度，得到單組分水性丙烯酸酯樹(shù)脂工業(yè)漆。 助劑種類(lèi)如表1所示。

表1 助劑種類(lèi)

1.3 性能測(cè)試

紅外光譜分析

將待測(cè)樣品置于YZG型真空干燥箱。

用GD26-FTIR-650型傅里葉紅外光譜儀對(duì)樣品進(jìn)行測(cè)定，波數(shù)為4 000～500 cm。

丙烯酸酯樹(shù)脂性能測(cè)試

涂膜外觀：通過(guò)目測(cè)觀察涂膜外觀情況；

吸水率：參照 GB/T 1738—1979測(cè)定；返繡情況：參照 GB/T 1733—1993觀察樣品返繡情況；光澤度：參照 GB/T 9724—2007用NHG60型光澤度儀對(duì)漆膜光澤度進(jìn)行測(cè)定；耐水性：參照 GB/T 1733—1993測(cè)定；柔韌性：參照 GB/T 1731—1979測(cè)定漆膜柔韌性；硬度：參照 GB/T 6739—2006測(cè)定漆膜硬度；附著力：參照 GB 1720—1979測(cè)定；耐沖擊性：參照 GB/T 1732—1979測(cè)定。

2 結(jié)果與討論

2.1 FT-IR 分析

圖1為待測(cè)樣品的紅外光譜圖。

圖1 樣品紅外光譜圖

由圖1可知，在992 cm處的丁烷基特征峰證明體系內(nèi)存在有丙烯酸丁酯。這說(shuō)明，聚合單體均參與反應(yīng)，成功制備水性丙烯酸。在1 509、1 610 cm處出現(xiàn)共聚物環(huán)氧酯基特征峰，1 242、1 065 cm處觀察到苯醚的不對(duì)稱與對(duì)稱伸縮振動(dòng)峰，證明成功合成了水性環(huán)氧改性丙烯酸酯樹(shù)脂。觀察水性有機(jī)硅改性丙烯酸酯樹(shù)脂紅外光譜，99 cm處有 Si—O 特征峰，844、760 cm處有Si—O—Si特征峰，說(shuō)明成功合成水性有機(jī)硅改性丙烯酸酯樹(shù)脂。

2.2 漆膜性能分析

表2為環(huán)氧樹(shù)脂和有機(jī)硅加入量對(duì)丙烯酸酯樹(shù)脂性能的影響。

表2 涂膜性能分析

由表2可知，隨環(huán)氧樹(shù)脂質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，丙烯酸酯樹(shù)脂吸水率有所降低，光澤度先增加后降低；當(dāng)環(huán)氧樹(shù)脂質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%時(shí)，出現(xiàn)起皺脫落和返銹的情況。因?yàn)榧迎h(huán)氧樹(shù)脂后，樹(shù)脂鏈段變長(zhǎng)，增加了分子量和交聯(lián)度，黏度增加，溶解性變小，導(dǎo)致流平性變差，吸水率降低。同時(shí)，環(huán)氧樹(shù)脂中羥基和醚鍵不易水解，提高了樹(shù)脂的耐水性，故不易出現(xiàn)返銹現(xiàn)象。當(dāng)環(huán)氧樹(shù)脂質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6%時(shí)，水性環(huán)氧丙烯酸酯樹(shù)脂不起皺、不返銹，具有較好的光澤度，綜合性能良好。

水性有機(jī)硅改性丙烯酸酯樹(shù)脂中，增加有機(jī)硅用量，涂膜外觀表現(xiàn)良好。因加有機(jī)硅后，體系內(nèi)引入Si—O、Si—O—Si，降低表面張力同時(shí)增加了涂膜表層致密度，降低了樹(shù)脂吸水率，消除樹(shù)脂起皺現(xiàn)象，也未現(xiàn)返銹現(xiàn)象；但導(dǎo)致了涂膜流平性變差，降低了體系光澤度。綜合考慮，有機(jī)硅質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%時(shí)較宜，樹(shù)脂綜合性能較好。

2.3 樹(shù)脂用量對(duì)水性漆耐水性能的影響

表3為樹(shù)脂用量對(duì)水性漆性能的影響。

由表3可知，當(dāng)樹(shù)脂質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加時(shí)，水性漆耐水性先增強(qiáng)后減弱，即樹(shù)脂用量存在最佳值。但隨樹(shù)脂質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，水性漆光澤度增加，這是因?yàn)樗詷?shù)脂在工業(yè)漆體系中作為成膜物存在，其用量與顏料質(zhì)量分?jǐn)?shù)有很大關(guān)系。顏料質(zhì)量分?jǐn)?shù)越小，則表面對(duì)光線反射能力相對(duì)較大，使得光澤度較高。綜合考慮，選擇樹(shù)脂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為18%。

表3 樹(shù)脂用量對(duì)水性漆性能的影響

2.4 樹(shù)脂種類(lèi)對(duì)水性漆膜性能的影響

表4為樹(shù)脂種類(lèi)對(duì)水性漆膜性能的影響。

表4 樹(shù)脂種類(lèi)對(duì)水性漆膜性能的影響

由表4可以知，所有水性漆性能皆滿足行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) HG/T 4758—2014的要求，企業(yè)可根據(jù)需求選擇適合的樹(shù)脂。

3 結(jié)語(yǔ)

(1)紅外光譜結(jié)果表明，本研究成功合成水性環(huán)氧改性丙烯酸酯樹(shù)脂中和水性有機(jī)硅改性丙烯酸酯樹(shù)脂；

(2)在水性環(huán)氧改性丙烯酸酯樹(shù)脂中，環(huán)氧樹(shù)脂最佳質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6%；在水性有機(jī)硅改性丙烯酸酯樹(shù)脂中，有機(jī)硅最佳質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%；

(3)在工業(yè)漆中，樹(shù)脂最佳質(zhì)量分?jǐn)?shù)為18%，此時(shí)水性丙烯酸樹(shù)脂、水性環(huán)氧改性丙烯酸樹(shù)脂和水性有機(jī)硅改性丙烯酸樹(shù)脂工業(yè)漆的光澤度分別為52、80和113，其具有優(yōu)良的耐水性，不出現(xiàn)返銹的現(xiàn)象，滿足行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) HG/T 4758—2014要求。