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水性丙烯酸氨基烤漆解决方案

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2020年4月19日
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引言
丙烯酸氨基烤漆具有良好的丰满度、光泽、硬度、耐候性、保光性、保色性、耐化学性等，在汽车、摩托车、自行车、五金、油墨等行业上应用十分广泛。
当前国内的丙烯酸氨基烤漆还是以溶剂型体系为主，在环保方面的一个大问题就是VOC的排放，对环境及人类的身体健康都造成了很大的危害，国内外都有相应的法规针对VOC的排放做出了越来越严格的限制。
丙烯酸氨基烤漆的水性化是未来发展的重要方向，既能减少污染排放，又能免交涂料消费税，在环保及经济效应方面均有着明显的优势。
推荐配方简介
当前市面上的水性丙烯酸氨基烤漆可分为如下两类：
1. 采用水溶性的丙烯酸树脂搭配氨基树脂，这种配方体系可拥有与溶剂型丙烯酸氨基烤漆类似的性能，但其中含有较多的亲水溶剂如醇类或醇醚类，依然不够环保且一般有较刺激的气味，称为假水性。
2. 采用水性丙烯酸分散体或乳液搭配氨基树脂，虽然在光泽上比水溶性体系的产品稍差，但在其它性能如硬度、耐水性、耐化学品性等方面却有过之而无不及，而且其VOC含量相对有了很大幅度的下降，可称之为纯水性产品。
本文中的推荐配方属于第二类，采用水性丙烯酸分散体搭配三甲醚化氨基树脂。该推荐配方分成两部分，第一部分为水性无树脂色浆，第二部分为水性丙烯酸氨基烤漆。
水性无树脂色浆
第一步是制备水性无树脂色浆，此处以水性白色浆举例，经过高速搅拌或研磨至细度合格后，留待下一步配漆使用。若要调整颜色，可研磨其它颜色的色浆（参考欧鹏化工水性无树脂色浆推荐配方），待下一步配漆时用来调色。当然也可直接购买水性色浆使用，可是要注意测试相溶性及配漆后的性能。
水性无树脂白浆
序号
原料代码
百分配比
备注
1
水
20.600

2
丙二醇
3.000
助溶剂
3
Synthro-pon W600
5.000
润湿分散剂
4
Moussex SF 561
0.500
脱泡剂
5
10%DMEA
0.400
pH调节剂
6
R-902+
70.000
杜邦钛白粉
7
Prox A300
0.500
增稠剂
合计：
100.000

备注
色浆现磨现用，不建议长期储存
生产工艺流程：

此白浆拥有极佳的相溶性，极易添加到体系中而不会引起缺陷，配漆后对漆膜的光泽及耐水性均无影响，这一切的性能都源自于润湿分散剂Synthro-pon W600。润湿分散剂都具有表面活性，也就是会亲水而导致漆膜耐水性变差，这是所有润湿分散剂的通病，而Synthro-pon W600经过特殊改性使其对耐水性的影响十分轻微，实验结果显示其耐水性比市面上的绝大多数水性润湿分散剂更好。

分散剂
Synthro-pon W600
分散剂1
分散剂2
分散剂3
分散剂4
光泽/60°
87
87
87
87
65
耐水性
（常温）
72hrs
OK
OK
起泡
起泡
起泡
168hrs
OK
起泡
起泡
起泡
起泡

水性丙烯酸氨基烤漆
以下便是配方的第二部分同时也是主体部分：水性丙烯酸氨基烤漆。水性漆特别是乳液型产品，加料及搅拌均要小心控制，否则容易导致破乳或其它问题。Bayhydrol A145稳定性较好，故不易产生上述问题，可是配漆时仍应控制投料速度不宜过快，同时各种物料应该边搅拌边添加。
水性丙烯酸氨基烤漆（白色）
序号
原料代码
百分配比
备注
1
水性无树脂白浆（70%）
30.000

2
Bayhydrol A145
46.000
羟基丙烯酸分散体
3
Resimene 717
5.000
英力士氨基树脂
4
BCS
3.000
乙二醇单丁醚
5
水
9.700

6
Modarez PW 336
0.500
润湿流平剂
7
Moussex 941 PL
0.300
消泡剂
8
Moussex SF 561
0.300
脱泡剂
9
10%DMEA
2.000
pH调节剂
10
RM-8W
0.700
增稠剂
11
RM-8W
0.300
预留部分，调节粘度用
12
水
2.000
合计：
100.000

备注
可根据硬度及柔韧性的要求适当调整Resimene 717的用量

生产工艺流程：

性能指标
配方产品的性能指标如下，其中最应关注的是其较高的固体分、良好的外观和丰满度、优异的硬度及耐水性。

1. 产品原始状态的性能，也就是产品在未使用前的性能
从以下参数能够看到，该配方产品在低粘度的条件下有着很高的固体分含量，从而使其涂膜能够拥有很好的丰满度。

产品原始状态的性能
测试项目
检测规格
实测值记录
1
产品粘度/涂-4，25℃±2.0℃
30±5 s
30″06
2
产品细度
≤10um
≤10um
3
产品比重/比重杯，25℃±2.0℃
1.25±0.03
1.24 g/ml
4
PH值
8.0±0.5
8.0
5
固含/150℃,1h
53±2 %
53.85%
6
储存稳定性/50℃，1 month
各项性能无变化
Pass

备注

2. 产品的施工参数
烘烤条件可根据实际情况进行调整，具体以实验测试为准。开稀配比喻面根据粘度调整，若原漆粘度合适，可不用开稀直接施工，使施工固含更高。

产品施工参数
测试项目
检测规格
实测值记录
1
素材
马口铁板
马口铁板
2
素材前处理
400-800目砂纸打磨
600目砂纸打磨
3
开稀配比/漆：水
100：0-10
100：3
4
施工粘度/NK-2#
25±5 s
25″06
5
烘烤条件
150℃/20min
150℃/20min
6
干膜厚
20±5 um
19um

备注

3. 涂膜性能指标
涂膜各项性能较为均衡，应该已经符合大多客户的需求。若对某些性能有特殊要求，可调整配方或工艺，具体调整方法请看下一部分内容。
涂膜性能指标
测试项目
检测规格
实测值记录
1
涂膜外观
漆膜平整，无颗粒，无气泡，无针孔，无缩孔， 无桔皮
涂膜外观良好
2
光泽/60°
87±3
88
3
附着力/百格
≤1级
0级
4
铅笔硬度/500g
≥2H
3H
5
耐冲击/1kg,50cm
正冲，50cm
Pass
6
柔韧性，mm
≤1mm
Pass
7
耐水性/常温，25℃±5℃，168hrs
外观良好，无失光，无起泡
Pass

备注

总结
该解决方案在涂膜外观及性能等方面已经做到较好的平衡性，但由于基材、施工方式、性能和成本要求等方面的千变万化，此方案当然不能解决所有问题。对于不同的要求，可参考以下的配方调整思路，使能达到想要的效果。
1. 硬度和柔韧性方面
Ø 经过调整水性丙烯酸树脂与氨基树脂的比例来调节，氨基树脂的添加量越多，硬度越高，柔韧性越差；氨基树脂的添加量越少，硬度越低，柔韧性越好。
Ø 使用全甲醚化的氨基树脂，柔韧性更佳，但硬度会变低且干燥速度也会变慢。
2. 耐水性方面
Ø 若想进一步提升耐水性，可经过添加硅烷偶联剂或其它附着力促进剂增加体系的耐水性。
3. 干燥性方面
Ø 可添加酸催化剂，降低体系的烘烤温度，缩短烘烤时间，如欧鹏化工的BD7744等产品。
4. 耐冲击性方面：
Ø 影响耐冲击性的主要是附着力和柔韧性，经过基材预处理或添加附着力促进剂提高体系的附着力，同时用上述手段提高柔韧性，可提高体系的耐冲击性。
5. 配方成本方面
Ø 采用国产的水性羟基丙烯酸分散体或乳液、国产的水性氨基树脂以及国产的钛白粉，可大大降低配方成本，但应重新评估产品的性能及稳定性。
若有其它疑问或想进一步了解，请联系我们