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通用色浆用树脂在汽车修补涂料中的应用

大昌树脂（惠州）有限公司 广州浩宇化工科技有限公司
陈碧新，杜学峰，汪盛藻 姚志国、汤汉良
一 前言
在涂料工业中，传统色漆生产工艺乃是将配方中的所有颜料按配方全数加入到研磨树脂、润湿分散剂、溶剂等构成的研磨漆料中，进行预分散、研磨，待细度合格后再根据需要加入某些成分（如；溶剂、助剂、树脂等）调配成漆。近年来越来越多的涂料厂家采用了所谓单色浆法生产色漆。这类工艺就是预先将某种单一颜料分散在研磨树脂中制成该颜料颜色的色浆，然后再按照配方，将主成膜物质、各种色浆、助剂以及溶剂等混合均匀，调制成各色油漆。故也有人将这类仅含一种颜料的色浆称之为为“通用色浆”。这类“通用色浆”中采用的研磨树脂即为通用色浆树脂。显然，作为一个合格的通用色浆树脂应具备如下条件：
l 混容性：研磨树脂至少应与本厂系统内各类树脂的混容性良好。最好和市面上各种品牌漆料的混容性也都好。我们知道，目前世界上大多数汽车修补涂料系统中所采用金属闪光底色漆均为单组分，即我们通常所说的1K，而本色漆则均为双组分，即2K。它们的主成膜物质大都采用热塑性丙烯酸树脂和羟基丙烯酸树脂，也有少数厂家采用聚酯树脂等。我们知道；热塑性丙烯酸和羟基丙烯酸类树脂一般不能混溶。因此在汽车修补涂料系统中，至少要求通用色浆树脂和这三类树脂以及还可能在系统中用到的各类CAB都能混容。
l 分散性：对各类颜料（有机、无机颜料）的润湿性、分散性均优。
l 对成品性能影响：各种色浆配漆后，对成品漆的各项性能均无不良影响。
目前国内绝大部分汽车修补涂料厂、摩托车涂料厂等工业涂料厂家所采用的“通用色浆树脂”大都为进口产品，主要有醛酮树脂、含特殊功能性单体的丙烯酸类树脂以及改性聚酯树脂等。属醛酮树脂类的有；BASF公司的Laropal A81、K80，德固萨的Kunstharz TC。属丙烯酸类树脂类或改性聚酯树脂类的有；加合的D－11、D－12，罗门哈斯的Acryloid B66、B99、DM55，Kemperial的KCR－2014，EFKA的EFKA－1101、1120、1125、1500以及长润的5800等等。
醛酮类树脂的主要特点是与大多数涂料用合成树脂的混容性都好，但这类树脂大多性脆，在涂料中使用时，可提高漆膜的硬度，但如果用量偏高则柔韧性也会急剧下降。使用时应严格控制它的用量。聚酯树脂的混容性、颜料分散性等也都不错，但在2K系统中加量较多时对本色漆的光泽有一定影响；在1K系统中虽然对效应颜料的排列、定向大有裨益，但不少用过的厂家表示；加有聚酯树脂通用色浆的涂料的干性稍显不足，也就是说；它对漆膜的物性或多或少存在一定影响。
在丙烯酸树脂中引入适当含颜料亲和性基团的单体不仅仅可赋予该树脂与各类涂料用树脂良好的相容性，而且对各类有机、无机颜料都具有优良的润湿分散性能。与此同时，如果在引入某种颜料亲和性基团的同时再引入少量羟基，这样在成膜时，该树脂还可以参与交联反应，从而最大限度地降低了通用色浆树脂对最终漆膜性能的影响，因此这是一条比较理想的技术路线。
二 实验部分
1. 原料
1) 树脂合成原料：丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、Placcel-1、苯乙烯、 引发剂、链转移剂、PMA、二甲苯等。
2) 制漆原料：通用色浆树脂（DC288R，醛酮树脂，聚酯树脂），制漆树脂（F-45， CAB381-2），固化剂3390，颜料（FW200，R-706，PINK E，L7101F）分散剂及其他助剂，溶剂等。
2. 仪器与设备
1) 树脂合成部分：四口瓶、平衡式滴液漏斗、球形冷凝管、分水器、温度计、加热套、格氏管、秒表等
2) 制漆部分 ：研磨机（快手），刮板细度计，高速分散机，电子称，烧杯，马口铁板，喷枪（供气系统），光泽仪等。
3. 实验方法
1) 树脂合成部分：
配方：
甲基丙烯酸甲酯 18.0～20.0
丙烯酸丁酯 3.0～5.0
苯乙烯 12.0～16.0
Placcel-1 2.5～5.0
丙烯酸羟丙酯 6.0～9.0
丙烯酸 0.2～0.3
引发剂 0.8～1.5
PMA 45.0
工艺：
l 将部分配方量的溶剂预先加入到四口瓶中，加热到指定温度；
l 然后在一定时间内滴入单体、引发剂的混合物；
l 保温3h后，补加一定量的引发剂、溶剂混合物；
l 保温2h；
l 降温、出料。
2) 制漆部分
研磨色浆配方：
黑浆（颜基比为1：4.5）
组成
DC288R
醛酮树脂
聚酯树脂
FW200
7
7
7
Solsperse 20000
4.2
4.2
4.2
丁酯
15.8
37.5
22
PMA
16
20
22
通用色浆树脂
57
31.3
44.8
红浆（颜基比为1：2.5）
组成
DC288R
醛酮树脂
聚酯树脂
PINK E
14
14
14
AFCONA-4070
11
11
11
丁酯
9
22
15
PMA
10
22.2
16
通用色浆树脂
56
30.8
44
白浆（颜基比为1：0.3）
组成
DC288R
醛酮树脂
聚酯树脂
R-706
55
55
55
Micro
5.5
5.5
5.5
D262
2.5
2.5
2.5
PMA
7
20.5
13.4
通用色浆树脂
30
16.5
23.6
蓝浆（颜基比为1：2.5）
组成
DC288R
醛酮树脂
聚酯树脂
L7101F
12.5
12.5
12.5
AFCONA-4070
4.6
4.6
4.6
Solsperse 5000
0.3
0.3
0.3
PMA
25.6
51.2
37.8
通用色浆树脂
57
31.4
44.8

色浆研磨工艺：
● 首先将溶剂和分散剂混合搅匀，加入到树脂一起上分散机搅拌。
● 将颜料缓缓加入上述混合物，高速分散约20分钟。
● 再将颜料分散体转入合适的容器，上“快手”研磨至8μm以下。

白 漆

黑 漆
白浆
51.4
黑浆
36
F-45
41.5
F-45
55
MIBK
0.7
MIBK
1
DBE
1.0
DBE
1.2
二甲苯
1.6
二甲苯
2.1
丁酯
1.6
丁酯
2.2

PMA
1
PMA
1.3
BYK358
0.5
BYK358
0.5
BYK331（10%）
0.3
BYK331（10%）
0.3
1130
0.2
1130
0.2
292
0.1
292
0.1
DBTDL（10%）
0.1

DBTDL（10%）
0.1

制板工艺：
马口铁板（素材） 喷涂
干燥 完成。

三 结果与讨论
1. DC288R系列树脂中颜料亲和性基团含量对树脂混容性能的影响
如前所述；作为一个真正实用的通用色浆树脂首先要求它具有尽可能好的混容性。为了解决这类树脂与汽车修补涂料系统中常见几种类型树脂的混容性，采取了在丙烯酸聚合物主链上引入颜料亲和性基团（Placcel-1）和一定量羟基的技术路线。引入颜料亲和性基团主要是为了赋予树脂对极性类树脂的相容性以及提高它对各类颜料粒子表面的亲和性，而羟基基团的引入可使得该树脂在用于2K系统中时，能参与交联反应，从而达到尽可能降低通用色浆树脂对漆膜性能的影响的目的。为了解决通用色浆树脂与低极性的热塑性丙烯酸树脂与极性相对较高的羟基丙烯酸树脂、聚酯树脂之间的平衡，适当的Placcel-1用量至关重要。为此，对Placcel-1的范围进行了条件实验，其筛选范围为；2.5～5.0 %。
检测通用色浆树脂与其他树脂混容性的实验方法是将DC288R树脂与其他树脂混合均匀。混合比为：
DC288R ： 其它树脂 = 1 ：1、2
将混合溶液流涂于干净的聚酯薄膜上，静置，待气泡消失后观察混合溶液以及聚酯薄膜上涂层的外观及透明度。实验结果如下表：

DC288R系列混容性实验数据
配比
型号
DC288R-1
DC288R-2
DC288R-3
1 ：1
1 ：2
1 ：1
1 ：2
1 ：1
1 ：2
DC2198
+
+
+
+
+
+
DC2360
+
+
+
+
+
+
DC2857
+
+
+
+
+
+
DC2878
+
+
+
+
+
+
DC211
—
—
+
+
+
+
DC1170
+
+
+
+
—
—
DC1270
+
+
+
+
—
—
CAB381-20
+
+
+
+
+
+
附注：+ 透明无限混容 — 表示不透明
DC2198、DC211为热塑性丙烯酸树脂
DC2360、DC2857、DC2878为羟基丙烯酸树脂
DC1270、DC1170为脂肪酸改性醇酸树脂
从表中所列数据可以得知；当极性基团用量偏高时（DC288R-1，Placcel-1用量5.0%），所得树脂与某些热塑性丙烯酸（DC211）的混容性不好，而当其用量偏低时（DC288R-3，Placcel-1用量为2.5 %），所得树脂与某些脂肪酸改性醇酸树脂的混容性变差。极性单元Placcel-1的用量在3～4 %时（DC288R-2）应属比较合适的范围。

2. DC288树脂与几种常见通用色浆树脂对各种颜料分散性能比较
市面上目前最常用的通用色浆树脂大至有这几种：Laropal A81、TC、DM55、D-11、5800等，但在汽车修补涂料的应用中这些树脂在某些性能方面或多或少都存在着一些缺陷，而影响到涂料生产过程中所带来的一些不便，如前面所提到的醛酮类A81、TC。使漆膜柔韧性降低，抗石击性能变差，D-11、DM55在对某些很高BET碳黑或有机颜料的润湿过程中，其流动性及展色性方面，存在很大的不足。5800聚酯类树脂在色漆中影响其干燥速度等。
一直以来，黑漆做得好不好，被汽车修补漆行业认为是反映一个公司制漆水平高低的标志，就这一点也可反映出一个公司所选色浆树脂在颜料润湿与分散性能的好坏。现以上述这三种通用色浆树脂制备的黑浆对这几个方面的性能做如下分析：
单位：（μm）
105
90
75
60
45
30
15
0 单位：（小时）
0 1 2 3 4 5 6
研磨时间对细度的影响

单位：（μm）
48
40
32
24
16
8
0 单位：（天）
1 2 3 4 5 6 7 （1至7天55℃热贮存）
贮存稳定性与细度
从以上两个图型可以看出：
1、 DC288树脂的研磨剪切力高于聚酯及醛酮，则细度下降较两者快。
2、 三者颜料润湿性都较好，磨出的色浆流动性较好。
3、 在加速贮存试验来看，DC288稳定性较好，其对颜料的包覆性要优于醛酮和聚酯。
3. DC288制备的各种色浆对最终漆膜性能的影响
白漆性能指标

DC288
醛酮树脂
聚酯树脂
膜厚（μm）
55
55
55
光泽(60°角)
95
96
92
硬度
2H
H
H
冲击
50cm
40cm
50cm
附着力
0级
0级
0级
表干时间
15MIN
25MIN
30MIN
实干时间75℃
40IMIN
50MIN
60MIN
耐溶剂性
较好
稍差
一般
黑漆性能指标

DC288
醛酮树脂
聚酯树脂
膜厚（μm）
50
50
50
光泽(60°角)
98
102
95
硬度
H
HB
HB
冲击
50cm
50cm
50cm
附着力
0级
0级
0级
表干时间
18MIN
22MIN
30MIN
实干时间75℃
40MIN
50MIN
60MIN
耐溶剂性
较好
稍差
一般
从以上两个漆膜性能由数据可得知：
1、DC288树脂含有羥基参与交联，漆膜的耐化学性能要优于醛酮树脂，而硬度也要比醛酮树脂和聚酯树脂高。
2、DC288的光泽比聚酯树脂高，而稍低于醛酮树脂。
3、DC288的干燥性能均优于聚酯树脂和醛酮树脂。
4、DC288的柔韧性与聚酯树脂相当，比醛酮树脂要好。

四 结论
综上所述；DC288树脂与各类涂料用树脂具有良好的混容性，对各类无机或有机颜料均具有较好的润湿分散性能，而且参与成膜后对最终漆膜的性能亦无不良影响，是一类较有发展前景的可用于通用色浆的树脂。