卷材用环氧聚氨酯底漆的研制和应用
胡靖晖 罗志刚 王须苟 常霞俊(江苏鸿业涂料科技产业有限会司)
一，前言
卷材涂料分为底漆、面漆和背面漆三类。底漆通常采用环氧类，再配以适当的氨基树脂或封闭型聚氨酯树脂作为交联剂，也有聚酯类和聚氨酯类等。面漆通常采用聚酯树脂类，固化剂选用氨基树脂配套。此外，根据要求的不同，面漆还有丙烯酸类、有机硅改性醇酸类、聚氯乙烯溶胶类、含氟树脂类等。背面漆主要起保护作用，要求附着力好，通常采用环氧类、聚酯类或聚氨酯类。由于面漆是客户直接接触的部分，受到的关注多。相对而言，底漆容易受到忽视。其实一个复合涂层的品质是每一组成涂层配合的总和，为此，研究了环氧和聚氨酯树脂为主要的原料，合成了具有自交联能力的聚氨酯改性环氧树脂。
二，实验部分
1，聚氨酯封闭物的制备
将甲苯二异氰酸酯、二甲苯、环己酮和有机锡投入到干净的反应装置中，搅拌升温，再缓慢地滴加苯酚。滴加完后，反应3h 出料。
2，聚氨酯改性环氧树脂的制备
将 609 环氧树脂、二甲苯、环己酮、聚酰胺投入到干净的反应装置中，搅拌升温，反应3h。再加人上述聚氨酯封闭物，反应3h，出料。
3，底漆浆的制备
将制得的聚氨酯改性环氧树脂、钛白、瓷土、防锈颜料和适量的二甲苯搅拌均匀，研磨分散至细度10μm。
4，底漆的制备
把分散好的底漆浆、聚氨酯改性环氧树脂、催干剂、消泡剂、二甲苯混合，搅拌均匀，过滤，包装。
三，结果与讨论
1，苯酚的封闭比率对底漆性能的影响
苯酚封闭的-NCO 的比例，直接影响到后一步反应中可反应的NCO 的量，转而影响底漆的固化速度。当苯酚封闭的-NCO 较少时，与胺改性环氧反应的NCO 就较多，体系的粘度增加很快，反应不易控制。当苯酚封闭的-NCO 较多时，体系中会有完全被苯酚封闭的TDI 存在。一方面这部分TDI 在固化过程中，它的两个-NCO 基团同时反应的难度有所增加；另一方面在高温烘道中，游离TDI 易挥发，直接影响到固化时的实际官能团比率，苯酚封闭的-NCO 的比例对底漆性能的影响见表1。由表1 可以看出，苯酚封闭较少时底漆的性能较好，尤其是擦拭和T 弯较佳。但综合考虑，封闭的比率太低时，不利于大生产的需要。封闭比例选择60％比较合适。
注：底漆固化条件为210～224℃（板温）。
2，聚酰胺与609 环氧树脂的比率对底漆性能的影响
当聚酰胺与环氧树脂进行反应时，聚酰胺中的胺基打开环氧环。如果胺的当量远多于环氧当量时，开环反应易于进行，并且成膜固化时，由于存在过量的胺基，固化反应主要在-NCO和胺基之间进行，固化速率较快。但体系中较多的的聚酰胺树脂却会影响终漆膜的硬度和耐盐雾性能。当环氧树脂过量时，体系中较多的环氧树脂会增加漆膜的硬度，同时对附着力也有利，特别对漆膜的耐盐雾性能有很大的帮助。不过这种情况下，成膜固化反应在-NCO和羟基之间进行，固化效率较低。表现为在同样条件下进行烘烤，漆膜的MEK 擦拭次数随着环氧树脂比例的增加而减少，同时漆膜的防腐性能也会下降。表2 的数据显示，当聚酰胺与环氧树脂的当量比在1／2～2／5 时，底漆的整体性能较好。
注：底漆固化条件210～224℃（板温）。
3，底漆催化剂用量对漆膜性能的影响
底漆与面漆的附着性问题必须在底漆配方设计中加以考虑，对面漆要求的漆膜性能实际上是对整个涂层，包括底漆和面漆及前处理的镀锌层和钝化层来进行测定的。底漆中催化剂用量对漆膜性能的影响见表3。
注：配套面漆选用江苏鸿业涂料科技产业有限公司生产的HY-C-02 海蓝面漆；底漆固化条件为210～224℃(板温)，面漆固化条件为216～232℃(板温)。
底漆中催化剂的用量直接影响底漆的固化度。随着用量的增加，同样固化温度下底漆的固化程度会有明显的提高。当底漆固化程度极高时，耐MEK 擦拭会提高。但在随后的面漆烘烤固化过程中，反而会对面漆与底漆间的附着造成一定的困难，表现为T 弯变差。如果底漆烘烤时固化的程度较低，也同样会影响面漆固化效率，表现为面漆的耐MEK 擦拭不好，整个漆膜的耐盐雾性能也较差。表3 显示当催化剂的用量为整个树脂量的1％时，漆膜的综性能较好。
四，结语
上述实验中，我们通过选用了可低温解封的苯酚-TDI 封闭体系，以及柔韧性和附着力较好的聚酰胺改性的大分子环氧树脂，制得了与面漆配套性好、适应低温固化的底漆用树脂。同时为了确保底漆面漆的配套性良好，我们还重点考察了底漆中催化剂的用量对配套性的影响。试验表明，采用聚氨酯改性环氧树脂制成的自交联型卷材底漆用树脂，能够制备出高性能的、与面漆配套性好的底漆。同时由于体系终的成膜固化选用的是自交联方式，固化时体系释放的有机物也相应减少，所得底漆对环保有利。
