一種水性聚酯卷材背面漆的制備及其性能研究

田 昕，曹 元，韓 華 （立邦工業(yè)涂料（上海）有限公司，上海 201201）

一種水性聚酯卷材背面漆的制備及其性能研究

田 昕，曹 元，韓 華 （立邦工業(yè)涂料（上海）有限公司，上海 201201）

常用的卷材背面漆體系很難達到國家環(huán)保部對揮發(fā)性有機化合物（VOC）含量的要求。介紹了一種水性聚酯卷材背面漆及其制備方法，同時研究了不同原材料及配比對涂料性能的影響。其綜合性能與溶劑型聚酯背面漆性能相當，并具有更加優(yōu)異的防腐蝕性能。

水性涂料；聚酯涂料；卷鋼背面漆

0 引言

隨著各國環(huán)保法規(guī)對揮發(fā)性有機化合物（VOC）的限制及人們健康環(huán)保意識的增強，水性涂料已經成為各國研究的重點和熱點。水性涂料具有環(huán)保、零或低VOC排放、異味小、工藝清潔、不燃不爆等特點。

卷材背面漆主要起保護作用，同時提供外觀裝飾性和耐久性。常用的卷材背面漆主要有丙烯酸類、環(huán)氧類、聚酯類和聚酯改性環(huán)氧類體系。丙烯酸背面漆價格較高；環(huán)氧背面漆硬度高，附著力和耐壓性好，但固含量低，柔韌性差；常用的聚酯背面漆固含量高，耗漆量小，價格相對便宜，柔韌性好，但附著力和耐壓性相對較差；聚酯改性環(huán)氧背面漆的性能介于兩者之間。同時，現有的環(huán)氧聚酯背面漆和聚酯改性環(huán)氧背面漆很難達到國家對VOC含量的標準要求。

鑒于此，有必要開發(fā)一種硬度高、附著力和耐壓性好的水性卷材背面漆。

1 實驗部分

1.1 原材料

聚酯樹脂（OF-100），工業(yè)級，相對分子質量2 000~ 6 000，羥值10~50 mgKOH/g，酸值20~70 mgKOH/g，立邦涂料（中國）有限公司；氨基樹脂（CYMEL 303和CYMEL 327），工業(yè)級，美國氰特公司；分散劑BYK180，工業(yè)級，畢克化學；防沉劑A-200，工業(yè)級，贏創(chuàng)德固賽；消泡劑BYK011，工業(yè)級，畢克化學；ADP附著力促進劑，工業(yè)級，德謙化學；酸催化劑N-2500，工業(yè)級，美國金氏化工；聚四氟乙烯蠟助劑，工業(yè)級，市售；流平劑BYK380，工業(yè)級，畢克化學；有機處理二氧化硅消光劑SYLOID C807，工業(yè)級，格雷斯中國有限公司；其他溶劑，工業(yè)級，市售；去離子水，自制。

1.2 水性聚酯卷材背面漆的制備工藝

水性聚酯卷材背面漆的制備步驟如下：

步驟1：將水性聚酯樹脂用N，N-二甲基乙醇胺中和后，與分散劑、顏填料、防沉劑和水先預混合30 min，然后上砂磨機研磨至細度10 μm以下，制得漿料，研磨時溫度控制在20~50℃，pH控制在7.5~8.5。

步驟2：在上述漿料中加入氨基樹脂、乙二醇丁醚、異丙醇和水，混合均勻后，加入酸催化劑、附著力促進劑、蠟助劑、流平劑、消泡劑、消光粉，混合均勻后調節(jié)黏度至100~130 s（4#福特杯，20℃），pH控制在7.5~8.5。最后過濾，制得水性卷材聚酯背面漆。

1.3 樣板制作及性能測試

1.3.1 樣板制作

選用30 cm×16 cm×0.5 mm的鍍鋅板，用24#刮棒分別刮涂相應的背面漆，刮涂完畢后迅速放入330℃的烘箱中固化20~30 s［金屬板溫（PMT）：204~232℃］。然后取出冷卻至室溫，于（23±2）℃，相對濕度（50±5）%的環(huán)境中放置24 h后再進行各項性能測試，各項測試均在實驗室環(huán)境下進行。

1.3.2 性能測試

黏度：按GB/T 9751—1988進行測定；固含量：按GB/T 1725—1979進行測定；鉛筆硬度：按GB/T 13448—2006（9）進行測定；光澤：按GB/T 13448—2006（5）進行測定；耐甲乙酮擦拭：按GB/T 13448—2006（10）進行測定；劃格附著力：按GB/T 13448—2006（13）進行測定；耐沖擊性：按GB/T 13448—2006（8）進行測定；T彎：按GB/T 13448—2006（7）進行測定。

2 結果與討論

按照不同原材料配比（表1），制備卷材背面漆。

2.1 原材料配比的影響

將制備的不同配比的水性聚酯卷材背面漆制板，并進行相關性能測試，結果見表2。

由表2可以發(fā)現：

（1） 由配比1，2，3可以看出，聚酯樹脂和氨基樹脂的配比必須合適，氨基樹脂比例過低，漆膜固化不完全，容易黏連，耐溶劑性也不好（配比2）；氨基樹脂比例過高，則交聯密度過大，漆膜柔韌性不夠，表現為鉛筆硬度提高，彎曲性能下降（配比3）。

原材料 質量比配比1配比2配比3配比4配比5聚酯樹脂3545353535氨基樹脂88121212顏填料3030303030分散劑0.30.30.30.30.3防沉劑0.30.30.30.30.3消泡劑0.80.80.80.80.8附著力促進劑1.81.81.81.80酸催化劑0.30.30.30.80.8蠟助劑0.30.30.30.30.3流平劑0.20.20.20.20.2消光粉11111乙二醇丁醚55555異丙醇33333水3838383838合計124134128128.5126.7

表2 不同配比的水性聚酯卷材背面漆的性能測試結果Table 2 The performances test results of waterborne polyster coatings for coil back with different proportion

（2） 由配比1，3，4可以看出，酸催化劑的含量增加，與增加氨基樹脂比例的效果類似，可以促進聚酯樹脂更快固化，使漆膜的表面硬度提高，但柔韌性下降。

（3） 由配比1，5可以看出附著力促進劑的作用。卷材背面漆對于附著力的要求通常都比較高，一般需要添加合適的附著力促進劑。

（4） 通過改變配方中原材料的配比，可以改變漆膜特性，也可以根據不同性能要求，調節(jié)不同組分配比，獲得不同的漆膜硬度、柔韌性、附著力。

2.2 與其他卷材背面漆的比較

將按配比1所制得的水性卷材背面漆與市售水性丙烯酸背面漆、溶劑型聚酯背面漆、溶劑型環(huán)氧背面漆進行性能比較，結果見表3。

表3 自制背面漆與其他市售背面漆的性能對比Table 3 The performance comparison among self-made back coatings and other marketable coil back coatings

由表3可見：自制水性聚酯卷材背面漆在性能上與市售溶劑型聚酯背面漆相當，與市售水性丙烯酸背面漆相比，具有固含量高、成本低等特點，并且在柔韌性上遠遠超過溶劑型環(huán)氧背面漆。

3 結語

本研究所制備的水性聚酯卷材背面漆具有固含量高、硬度高、附著力和耐壓性好、柔韌性好等特點。測試結果顯示：柔韌性方面，所制備的水性聚酯卷材背面漆T彎能達到3T~4T無剝落，達到溶劑型聚酯涂料的標準，并且高于環(huán)氧背面漆的5T~6T；硬度方面，所制備的水性聚酯卷材背面漆硬度達到三菱鉛筆4H無劃痕；所制備的水性聚酯卷材背面漆成品固含量達到80%，在水性涂料中屬于高固含量，具有綠色、環(huán)保的特點。

1 涂偉萍.水性涂料［M］. 3版.北京：化學工業(yè)出版社，2006.

2 俞劍峰，潘紅霞，周曉東.水性卷材涂料用聚酯樹脂的制備及涂層性能研究［J］.涂料工業(yè)，2013，43（8）：42-46.

3 張心亞，魏霞，陳煥欽.水性涂料的最新研究進展［J］.涂料工業(yè)，2009，39（12）：17-23.

4 Gary E，Scott J，Paul J. Polyester Coil Coating Formulation：US，008716429B2［P］. 2015-05-06.

5 Peter U，Michelle H，Erich G. Coating Composition Coil Coating，Methods for Making Such Coating Compositions and Coil Coating Methods：US，20150337074A1［P］. 2015-11-26.

6 Ohlsson K，Bergman T，Sundell P E，et al. Novel Coil Coating Systems Using Fatty Acid Based Reactive Diluents Original Research Article［J］. Progress in Organic Coatings，2012（73）：291-293.

The Preparation and Property Research of a Kind of Waterborne Polyester Coatings for Coil Back

Tian Xin，Cao Yuan，Han Hua
（Nippon Paint Industrial Coating（Shanghai）Co.，Ltd.，Shanghai，201201，China）

The common coil back coatings is hard to meet the requirement for volatile organic compound（VOC）from Ministry of Environmental Protection. The preparation method of waterborne polyester coatings for coil back was introduced. The influence of different raw materials and their ratio on the properties of coatings were studied. Its comprehensive performances were equal to those of solvent based polyester resin. Moreover，the better corrosion resistance was showed.

waterborne coatings；polyester coatings；coatings for coil back

TQ 630.7

A

1009-1696（2017）03-0005-03

2016-10-31

田昕（1970—），男，工學博士，主要從事涂料產品研發(fā)及相關技術的管理工作。