玻璃钢底材用pu双组份底面漆及罩光清漆的研制.docx

玻璃钢底材用pu双组份底面漆及罩光清漆的研制.docx

《玻璃钢底材用pu双组份底面漆及罩光清漆的研制.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《玻璃钢底材用pu双组份底面漆及罩光清漆的研制.docx（12页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

玻璃钢底材用pu双组份底面漆及罩光清漆的研制

玻璃钢底材用pu双组份底面漆及罩光清漆的研制

乔刚05精细化学品营销

摘要研究了一种以羟基丙烯酸树脂作为成膜物质，同时加入流平剂、分散剂等各种助剂及颜料和溶剂混合成的pu双组份底面漆，以羟基丙烯酸树脂作为成膜物质加入流平剂、消泡剂、催干剂等各种助剂和溶剂混合成的罩光清漆，其与异氰酸酯固化剂交联常温自干成膜。

检测结果表明，该涂料底面漆具有良好的填充性能、机械性能和耐腐蚀性能，而罩光清漆具有良好的耐腐蚀性能、高光泽、高丰满度等性能。

该涂料在各种玻璃钢制品中具有广阔的应用前景。

关键词玻璃钢涂料pu双组份底面漆罩光清漆

前言

玻璃钢（也称玻璃纤维增强塑料，国际公认的缩写符号为GFRP或FRP）是一种品种繁多，性能各别用途广泛的复合材料。

它具有重量轻，比强度高，耐腐蚀，电绝缘性能好，传热慢，热绝缘性好，耐瞬时超高温性能好，以及容易着色，能透过电磁波等特性。

并且与传统的金属材料及非金属材料相比，玻璃钢材料及其制品，具有强度高，性能好，节约能源，产品设计自由度大，以及产品使用适应性广等特点。

玻璃钢专用涂料是指专用于玻璃钢制品表面涂装的装饰功能性涂料，广泛应用于机车、汽车配件、建筑门窗、体育运动设施等，它具有与汽车涂料相同的附着力，耐候性及优异的耐化学性能和良好的施工性能。

表面的双组份罩光清漆光泽高，有优异的流平性能及漆膜丰满度，硬度高，耐候性好，漆膜综合性能优异。

1实验部分

1.1实验用原材料

AB1550丙烯酸树脂、国产，AO-551丙烯酸树脂、国产，UK300醛酮树脂、进口，A870羟基丙烯酸树脂、进口，3390固化剂、拜耳，1500目滑石粉、国产，1500目重钙、国产，有机膨润土SD-1、国产，BA-01-01钛白粉、国产，902钛白粉、进口，F5RK永固红、国产，T963同用分散剂、进口，602分散剂、进口，BYK-354流平剂、进口，BYK-331流平剂、进口，BYKetol-Special流平剂、进口，5500消泡剂、国产，T-12催干剂、进口，甲苯、国产，二甲苯、国产，乙二醇乙醚、国产，醋酸溶纤剂、国产，醋酸丁酯、国产，100#重芳烃、国产，环己酮、国产，高沸点溶剂、国产，乙二醇乙醚醋酸酯、国产，DBE、国产，120#白电油、国产。

1.1.1树脂的选用

丙烯酸树脂具有耐紫外光、耐碱、不会氧化或脆化等优点。

用于PU底面漆及罩光清漆的丙烯酸树脂一般为室温固化型（AC）－即在聚合物中引入与热固性树脂类似的官能团如羟基与异氰酸树脂混合得到双组分室温固化型聚氨酯体系，通常可以表示为多元醇/异氰酸酯涂料。

实验中，底面漆选择AB1550丙烯酸树脂和AO-551丙烯酸树脂作为主体树脂，面漆中再搭配UK300醛酮树脂使用以提高底与面、面与罩光油之间的层间附着力，而罩光清漆则选择高固体份的A870羟基丙烯酸树脂作为成膜物。

1.1.2底漆填料的选用

玻璃钢底材表面一般都比较多的缝隙，这就要求底漆具有良好的填充性能，实验中，我们选择滑石粉和重钙作为主要的填充料。

在涂料中，它们可以起填充作用，价格低，性能稳定，即可降低底漆的成本，又起骨架作用，增加涂膜厚度，提高机械强度、耐磨性、悬浮性，防止涂料流挂，在漆膜中能吸收伸缩应力，免于发生裂缝和空隙的病态等。

1.1.3助剂的选用

由于丙烯酸树脂对颜填料的润湿分散性不好，导致漆膜容易浮色发花，并且降低了涂料的储存稳定性。

本研究通过选择合适的助剂如T963同用分散剂、602分散剂解决了研磨色浆时的润湿分散性问题。

另外，为提高漆膜表面的流平性，在配制半成品光油和罩光清漆时，添加BYK-354流平剂、BYK-331流平剂，BYKetol-Special流平剂。

而加入5500消泡剂是为了消除生产过程中产生的气泡，加入T-12催干剂可提高漆膜的干燥速度和漆膜硬度。

1.2底面漆的配制

1.2.1填料浆的研磨

实验中，底漆填料浆按表1配方配制，上砂磨机研磨到合适的细度，备用。

表1填料浆参考配方

材料名称

用量%

AB1550丙烯酸树脂

30.0

1500目滑石粉

30.0

1500目重钙

30.0

有机膨润土SD-1

1.0

T963同用分散剂

1.0

二甲苯

4.0

乙二醇乙醚

4.0

1.2.2色浆的研磨

底面漆要根据客户的需要而做成各种颜色，色浆在整个体系中的比例是不能随意变动的，根据实验色浆在整个体系中的比例占整个配方的25％～30％比较合适，所以要求色粉要有足够的遮盖力和展色力，我们在生产的时候选用遮盖力好的颜料。

将各原材料按表2色浆参考配方中比例投入缸中，充分搅拌均匀，上砂磨机，细度要求≤15μm，备用。

表2色浆参考配方

色浆1#

色浆2#

色浆3#

材料名称

用量，%

AB1550丙烯酸树脂

26.0

26.0

50.0

T963同用分散剂

1.0

1.0

---

602分散剂

---

---

2.0

有机膨润土SD-1

0.5

0.5

---

BA-01-01钛白

60.0

---

---

902钛白

---

60.0

F5RK永固红

---

---

20.0

二甲苯

7.5

7.5

10.0

乙二醇乙醚

5.0

5.0

---

醋酸溶纤剂

---

---

12.0

1.2.3半成品光油的配制

光油是由树脂、助剂、溶剂配制而成，只需要充分搅拌均匀即可达到所需要的细度，见表3。

表3半成品光油参考配方

光油1#

光油2#

材料名称

用量，%

AB1550丙烯酸树脂

44.0

12.0

AO-551丙烯酸树脂

44.0

54.0

UK300醛酮树脂

――

13.2

BYK-354流平剂

0.2

0.2

甲苯

4.8

5.0

醋酸丁酯

4.0

6.8

100#重芳烃

3.0

――

环己酮

――

8.8

1.2.4固化剂的配制

底面漆及罩光清漆都是是由含羟基树脂与异氰酸酯固化剂交联反应，形成丙烯酸聚氨酯才能成膜，为了添加方便，固化剂需要用溶剂配制成一定的比例，见表4。

表4固化剂的配制

原材料品种

用量，％

固化剂

80.0

醋酸丁酯

20.0

1.2.5稀释剂的配制

稀释剂不仅用作成膜聚合物的介质，溶解聚合物，调整粘度及流变性以适应涂装，而且对成膜质量，如涂膜性能和外观，都有重要的影响，稀释剂的选择主要取决于溶剂的溶解能力、沸点、挥发性、粘度、表面张力、闪点、毒性和价格等。

实验中，我们配不同的稀释剂以搭配底面漆和罩光清漆的使用，见表5。

表5稀释剂的配制

稀释剂1#

稀释剂2#

材料名称

用量，％

甲苯

40.0

――

二甲苯

10.0

20.0

醋酸丁酯

30.0

25.0

100#重芳烃

20.0

30.0

醋酸溶纤剂

――

20.0

高沸点溶剂

――

5.0

1.2.6底面漆的参考配方（见表6）

将以上各品种的半成品按表6配方投入制漆罐中，充分搅拌，最好用蝶形搅拌机，使其充分混合，调整粘度，检验、过滤。

表6底面漆参考配方

底漆

面漆

光油1#，％

52.0

――

光油2#，％

――

70.0

填料浆，％

25.0

――

色浆1#，％

23.0

――

色浆2#，％

――

24.0

色浆3#，％

――

6.0

1.3底面漆的施工

施工前将底漆或面漆与固化剂按6:

1混合，常温下用1#稀释剂调整粘度至14～18S（涂4#杯），喷涂时喷枪离工件距离在30～50cm，喷涂完漆膜可在24h内自干，也可低温烘烤70～85℃/30min。

需要注意的是油漆加固化剂后必须在0～4h内用完，否则易结胶、失效。

1.4罩光清漆的参考配方及施工

1.4.1罩光清漆的参考配方（见表7）

表7罩光清漆的参考配方

材料名称

用量，％

A870

81.0

BYK-331

0.2

BYKetol-Special

4.0

5500

0.4

T-12

0.005

二甲苯

6.0

乙二醇乙醚醋酸酯

4.5

DBE

3.895

1.4.2罩光清漆的施工

施工前将罩光清漆与固化剂按3:

1混合，常温下用2#稀释剂调整粘度至16～20S（涂4#杯），喷涂时喷枪离工件距离在30～50cm，喷涂完漆膜可在24h内自干，也可低温烘烤70～85℃/30min。

需要注意的是油漆加固化剂后必须在0～4h内用完，否则易结胶、失效。

1.5底面漆的性能测试及结果（见表8）

表8底面漆的性能测试及结果

序号

项目

指标

底漆测试

面漆测试

检验方法

1

固含量（%）

≥40

47.0

41.5

GB/T1725

2

粘度（涂4#杯，25℃）

≥70秒

100

93

GB/T1723

3

细度（μm）

底漆≤20

面漆≤15

18

14

GB/T1724

4

漆膜外观及颜色

漆膜平整光滑，颜色符合标准样板

灰色

铃木红

目测及色差仪

5

遮盖力（g/m2）

黑色、灰色等≤60;白色、红色等≤120

60

120

GB/T1726

6

附着力（划格法）（ABS底材）

≤1级

0

0

GB/T9286

7

铅笔硬度

≥H

H

H

GB/T6739

8

耐酸性（0.05M,H2SO4，

25℃，24h）

不起泡，不脱落，允许轻微变色

不起泡，不脱落

不起泡，不脱落

GB/T1763

9

耐碱性（0.1M,NaOH,25℃，24h）

不起泡，不脱落，允许轻微变色

不起泡，不脱落

不起泡，不脱落

GB/T1763

10

耐水性（25℃，24h）

不起泡，不脱落，允许轻微变色

不起泡，不脱落

不起泡，不脱落

GB/T5209

11

耐汽油性（90#汽油，25℃，2h）

不起泡，不脱落，允许轻微变色

不起泡，不脱落

不起泡，不脱落

GB/T1734

1.6罩光清漆的性能测试及结果（见表9）

表9罩光清漆的性能测试及结果

序号

项目

技术指标

测试结果

检验方法

1

细度（清漆）

≤10μm

10

GB/T1724

2

固含量（%）

≥48

49.5

GB/T6751

3

粘度（涂4#杯，25℃）

50-60秒

57

GB/T1723

4

漆膜外观

平整光滑

平整光滑

目测

5

光泽（%，60°）

≥95

98

GB/T9754

6

附着力（划格法）

0级

0

GB/T9286

7

柔韧性（马口铁）

≤1mm

1

GB/T1731

8

冲击（kg.cm）马口铁

50

50

GB/T1732

9

铅笔硬度

≥2H

2H

GB/T6739

10

耐水性（25℃，48h）

不起泡，不脱落，不起皱，允许轻微变色

不起泡，不脱落

GB/T5209

11

耐酸性（5%H2SO4，

25℃，48h）

不起泡，不脱落，不起皱，允许轻微变色

不起泡，不脱落

GB/T1763

12

耐碱性（5%NaOH,25℃，48h）

不起泡，不脱落，不起皱，允许轻微变色

不起泡，不脱落

GB/T1763

13

耐汽油性（90#汽油，25℃，4h）

不起泡，不脱落，不起皱，允许轻微变色

不起泡，不脱落

GB/T1734

14

人工加速老化（500h）

无锈蚀，起泡，剥落，光泽保持率≥80%

93%

GB/T1865

1.7底漆与面漆、罩光清漆间配套性能测试

1）干碰干配套性能测试：

先将底材用120#白电油清洗干净，按上述底漆的施工方法喷涂底漆，烘干；然后用600细砂纸打磨底漆表面，喷涂面漆，烘干；同样操作，用600细砂纸打磨面漆表面，喷涂罩光清漆，烘干；测漆膜常规性能。

2）湿碰湿配套性能测试：

先将底材用120#白电油清洗干净，按上述底漆的施工方法喷涂底漆，流平表干，然后再喷涂面漆，流平表干后喷涂罩光清漆，烘干；测漆膜常规性能。

2结果与讨论

2.1底漆与面漆、罩光清漆间配套性能测试结果

表10底漆与面漆、罩光清漆间配套性能测试结果

干碰干配套性能测试

湿碰湿配套性能测试

漆膜外观

平整光滑

平整光滑

光泽（%，60°）

98

97

附着力（划格法）

0级

0级

柔韧性（马口铁）

1mm

1mm

冲击（kg.cm）马口铁

50

50

铅笔硬度

2H

2H

从表10可以看出，底漆与面漆、罩光清漆间具有良好的配套性能。

2.2底漆填料的影响

实验中对比填料浆不同的加入量，对漆膜性能的影响，结果如表11。

表11填料浆对漆膜性能影响的测试结果

填料用量，％

0.0

10.0

25.0

40.0

漆膜外观

露底、有缩孔

轻微露底

平整光滑

平整光滑

底漆附着力

0

0

0

1级

铅笔硬度

HB

H

H

2H

从表11可以看出，当填料浆在底漆中的用量为25％时，其漆膜的综合性能是最好的，满足客户使用于玻璃钢底材的要求。

2.3固化剂的影响

固化剂的用量对涂料的性能将产生重要影响，固化剂用量过高，－NCO基团过剩较多，它将与空气中的水蒸气反应生产脲，尽管在一定程度上增加了交联密度，提高了硬度和耐化学性，但会导致漆膜的脆性增加，耐冲击和柔韧性下降，并影响漆膜的表面效果，增加气泡、针孔等弊病，使漆膜的防腐蚀性能降低。

反之，固化剂用量过少，交联密度过低，漆膜的硬度和耐化学性能都会下降，耐溶剂和耐油性下降。

为了确定固化剂的用量，我们可以根据以下公式进行计算：

N=NCO％/（OH％*2.47*Z％）

N---主剂（即清漆）/固化剂配比

NCO％---固化剂NCO百分含量

OH％---100％固体树脂羟基含量

Z％---交联密度

在本配方中，固化剂的NCO％含量为19.5％，按上述公式计算可以得出底面漆N为6.0时，反应是最完全的，而罩光清漆N为3.0时，反应是最完全的。

2．4稀释剂挥发速率的影响

混合溶剂（稀释剂）的挥发速率等于各溶剂组分的挥发速率之总和。

大多数混合溶剂由于其分子结构的不同，不能看作理想溶剂，因而溶剂在其混合物中的挥发速率不能等于其纯组分的挥发速率。

其计算公式如下：

n

R总和＝∑CiriRio

i=1

Ci－组分i在混合溶剂中的体积浓度

ri－组分i的活性系数

Rio－组分i的纯组分时的挥发速率

R总和只表示混合溶剂瞬间的挥发速率，但是实际溶剂中不同溶剂由于挥发到大气中的相对损失并不与原始的组分相同。

因此当挥发进行时，留下的溶剂组成在变化。

根据试验的结果，以醋酸丁酯的挥发速率为1，稀释剂1#、2#比较适合于南方夏天的气候，而冬季则配方中要提高挥发速率大的溶剂（如醋酸丁酯）的比例，降低或取消100#重芳烃和高沸点溶剂等挥发速率小的溶剂在配方中的比例，以提高漆膜的表干速度。

3结论

通过实验，调整配方以及生产施工工艺，玻璃钢底材用pu双组份底面漆漆膜具有良好的填充性能、机械性能和耐腐蚀性能，而罩光清漆漆膜具有良好的耐腐蚀性能、高光泽、高丰满度等性能。

理化指标达到产品和涂装设计要求，是一种极有应用前景的涂料品种。

该涂料应用于各种玻璃钢制品，具有明显的经济和社会效益。