高丰满度丙烯酸聚氨酯漆的研制
刘保磊，肖斌，王同赛，杨兆宇
（江苏长江涂料有限公司，南京210047）
随着涂料技术的发展，消费者对高丰满度、高固低黏涂料越来越青睐，高固体分丙烯酸聚氨酯涂料由于具有色浅、保色、保光、耐候、耐腐蚀等特点，尤其具有较高的丰满度，愈来愈受到消费者的关注。本文首先制备了高固体分、低黏度的羟基丙烯酸树脂，所制成的丙烯酸树脂固体分达70%左右，并把相对分子质量降至较低的范围，可以制成固体分在70%以上的且施工时不需加溶剂稀释就可直接应用的涂料[1- 3]。本文针对高固低黏羟基丙烯酸树脂的羟值、Tg、相对分子质量大小及分布、n —NCO∶n —OH 对漆膜性能的影响逐一试验，并得到了佳参数。
1 试验部分
1.1 原材料
甲基丙烯酸甲酯，苯乙烯，甲基丙烯酸羟乙酯，甲基丙烯酸丁酯，丙烯酸丁酯，甲基丙烯酸，丙二醇甲醚醋酸酯，醋酸丁酯，二甲苯。引发剂：偶氮二异丁腈（AIBN），过氧化苯甲酸叔丁酯（TBPB），过氧化二叔丁酯（DTBP），均为工业级；相对分子质量调节剂，颜料，分散剂，消泡剂和流平剂为国外进口产品；脂肪族多异氰酸酯固化剂（N3390），德国Bayer 公司产品。
1.2 高固、低黏羟基丙烯酸树脂的合成
在装有搅拌器、温度计和冷凝器的四口烧瓶中加入配方量的二甲苯、醋酸丁酯，升温至130 ℃，然后将各种单体和部分引发剂及链转移剂混合均匀装入滴液漏斗，用2 h 均匀滴入装有二甲苯的四口烧瓶中，在130 ℃保温1 h , 补加第1 次引发剂，继续在130 ℃保温1 h 后，开始补加第2 次引发剂，继续在130 ℃保温1 h，测黏度合格后降温至80 ℃，过滤、包装，备用。制备的羟基丙烯酸树脂指标见表1。
在装有搅拌器、温度计和冷凝器的四口烧瓶中加入配方量的二甲苯、醋酸丁酯，升温至130 ℃，然后将各种单体和部分引发剂及链转移剂混合均匀装入滴液漏斗，用2 h 均匀滴入装有二甲苯的四口烧瓶中，在130 ℃保温1 h , 补加第1 次引发剂，继续在130 ℃保温1 h 后，开始补加第2 次引发剂，继续在130 ℃保温1 h，测黏度合格后降温至80 ℃，过滤、包装，备用。制备的羟基丙烯酸树脂指标见表1。
1.3 高丰满度丙烯酸聚氨酯涂料的制备
A 组分制备: 将高固低黏羟基丙烯酸树脂、润湿分散剂和金红石型钛白粉或钼铬红依次加入搅拌釜中，搅拌混合均匀，在砂磨机中高速研磨至细度≤10 μm，再加入羟基丙烯酸树脂、流平剂、消泡剂、醋酸丁酯、丙二醇甲醚醋酸酯和催干剂搅拌均匀，过滤包装。B 组分为50% Bayer N- 3390，配方见表2。
1.4 漆膜制备和性能测试
A、B 组分的配比根据质量比2.5∶1.0 调配，制板，测试性能见表3。
可以看出，制备的高丰满度丙烯酸聚氨酯漆各种性能优异，装饰性能优于普通丙烯酸聚氨酯漆。
2 结果与讨论
2.1 羟基丙烯酸树脂Tg 对性能的影响
羟基丙烯酸树脂Tg 取决于组成聚合物的单体种类和含量。Tg 愈低, 树脂的黏度也愈小，同时树脂Tg 的高低反映出聚合物的柔韧性和硬度。Tg 的设计要以不影响树脂性能又可以获得较低的黏度为前提，确定用于配制高丰满度丙烯酸聚氨酯漆的丙烯酸树脂Tg 为45℃。
2.2 羟基丙烯酸树脂相对分子质量对性能的影响
2.2 羟基丙烯酸树脂相对分子质量对性能的影响
树脂相对分子质量高, 黏度就大, 相应施工固体分就低，漆膜丰满度差。但相对分子质量太低, 漆膜性能变差, 且在施工时易产生流挂现象, 因此高丰满度丙烯酸树脂相对分子质量和分布需要严格控制在合适的范围，数均相对分子质量在3 600 左右，相对分子质量分布为1.88。
2.3 n —NCO ∶ n —OH 对性能的影响
Bayer N3390 是HDI 三聚体固化剂，其固体分高、黏度底，且干燥速率快，所得漆膜机械性能好，具有良好的耐候性和耐化学品性，非常适合用于高丰满度丙烯酸聚氨酯漆。一般情况下，聚氨酯涂料中n —NCO∶n —OH为1.1 ~ 1.0，经过多次试验论证，n —NCO∶n —OH 为1.04时，综合性能和成本优。
2.4 流平剂对性能的影响
消费者对涂料的丰满度、装饰性要求越来越高，漆膜的流平就至关重要，流平剂一般是利用与涂料体系可控制的不相容性来降低涂料体系的表面张力，促使漆膜流平，消除漆膜的表面缺陷。本文采用有机硅类流平剂和聚丙烯酸酯类流平剂，其中丙烯酸类流平剂可以降低漆雾敏感性，与本文制备的羟基丙烯酸树脂混容性优异；有机硅类流平剂则可以增进表面滑爽，防止贝纳德漩涡，改进流平和增加光泽，降低表面张力，并因而提供更好的底材润湿功能。
3 结语
以高固低黏羟基丙烯酸树脂、颜填料及助剂制备A 组分，与脂肪族异氰酸酯组成的B 组分配合，制备高丰满度丙烯酸聚氨酯漆。研究了高固低黏羟基丙烯酸树脂的羟值、Tg、相对分子质量大小及分布和n —NCO∶n—OH 对漆膜性能的影响，得到了佳参数，同时也优选了流平剂的组合。并检测了漆膜的各项机械、耐化学介质、耐候指标，所制漆膜装饰性优异，可用于装饰性要求较高的场合。
