抗流挂树脂在橘纹涂料中的应用

陈斌1，蒋永祥2，席昱音3，张玉兴1，刘海军2
( 1． 中海油常州涂料化工研究院，江苏常州213016;2． 湖南中汉高分子材料科技有限公司，湖南常德417000; 3． 南京工业大学化学化工学院，南京211816)

0 引言
橘纹涂料具备独特的橘形外观，凹凸有致，典雅大方，装饰优美，漆膜坚韧，耐磨，耐冲击，并具有良好的耐油、耐水和耐酸碱等性能，广泛用于机床、塑床、仪器仪表、医疗器械、电机、电动工具等钢结构或铝金表面作高装饰性面漆［1］。橘纹涂料因为要求凹凸感强，花纹突出，一般要求漆膜具有快速成型，流动性小，成膜后收缩率小，一次成膜厚等特点。因此，在配制橘纹涂料时，除加入橘纹助剂帮助成型外，还加入有机膨润土或气相二氧化硅等触变助剂，减少漆液流平，增加橘纹成型效果［2］。但是，加入有机膨润土或气相二氧化硅等触变助剂，显著提高了涂料的黏度，降低了涂料的施工固体含量，溶剂挥发后漆膜收缩率大，影响了橘纹效果; 而且，有机膨润土和气相二氧化硅均有一定的消光作用，降低了漆膜的光泽，影响了橘纹涂料的外观效果。而在橘纹涂料中，加入抗流挂树脂代替触变助剂，流动性更易于控制，橘纹成型效果更好，不影响光泽及施工黏度，因此，配制的橘纹涂料成膜后收缩率更低，凹凸感更明显，光泽更高，耐水性能更好。

1 实验部分
1. 1 主要原材料
羟基丙烯酸树脂( BH － 4270 树脂) : 自制; 抗流挂树脂RCR3000 － XS － 60: 中海油常州涂料化工研究院; 橘纹助剂Z －62: 江苏常州; 有机膨润土801 － D: 浙江临安; 气相二氧化硅: 沈阳化工; 稀释剂: 自制; N － 75 固化剂: 拜耳; 二氧化钛R902: 杜邦; 沉淀硫酸钡ZJ － 051: 江苏扬州; 分散剂BYK － 161: BYK。
1. 2 橘纹涂料的制备
1. 2. 1 25%二氧化钛浆的制备
将55%的羟基丙烯酸树脂BH － 4270 树脂、0. 5% 的BYK－ 161 分散剂、25% 的R975 二氧化钛、15% 的沉淀硫酸钡和4. 5%的稀释剂混合后，搅拌均匀，上研磨机研磨分散至细度≤30 μm，备用。
1. 2. 2 20%有机膨润土浆的制备
把20%的气相二氧化硅加入80% 二甲苯中，高速搅拌30 min，润湿分散，备用。
1. 2. 3 20%气相二氧化硅浆的制备
把20%的气相二氧化硅加入80% 二甲苯中，高速搅拌30 min，润湿分散，备用。
1. 2. 4 橘纹涂料的实验配方
橘纹涂料的实验配方见表1。

1. 2. 5 橘纹涂料的制备
把需要量的橘纹助剂加入稀释剂中，搅拌10 min，再加入增稠剂和二氧化钛，高速分散20 ～ 30 min，过滤，即可使用。
1. 3 漆膜的制备
将涂料喷涂在马口铁底材上，固化剂使用拜尔公司的缩二脲N － 75 固化剂，漆与固化剂配比为5∶ 1，稀释剂采用自制快干稀释剂，涂料喷涂2 道，第1 道施工黏度( 涂4# 杯) 20 ～24 s，第2 道施工黏度30 ～ 35 s，两道间隔10 min，表干20 ～30 min后，自然干燥24 h 或60 ℃烘烤40 min。
1. 4 性能测试及结果
1. 4. 1 检测方法
橘纹效果，目测凹凸效果和橘纹花纹情况; 黏度按GB/T1723—1993( 乙法) 测定; 光泽按GB/T 9758—2007 测定; 耐水性按GB/T 1733—1993 测定; 固含量按GB/T 1725—2007 检测。
1. 4. 2 检测结果
性能检验结果见表2。
表2 性能检验结果

注: ( 1) A 中不加触变助剂，B、C、D 加入不同的触变助剂; ( 2) D、E、F、G 中抗流挂树脂加入量不同; ( 3) D、H、I 中橘纹助剂加入量不同。
2 结果与讨论
2. 1 抗流挂树脂对橘纹涂料外观的影响
从实验A、B、C 和D 结果可以看出，不加触变助剂的实验A，由于喷涂后涂料很快流平，即使加入橘纹助剂，橘纹效果仍不明显。实验B 中加入气相二氧化硅触变，气相二氧化硅是通过相邻球形颗粒之间的氢键结合而产生触变，结合力强，破坏难度大，成型时有一定的难度。而且由于黏度大，固体含量低，同样的施工黏度时，不挥发分更少，成膜时随溶剂挥发收缩明显，橘纹效果变差。实验C 中虽然加入触变助剂，但有机膨润土分子结构中的羟基要靠水分子或强极性溶剂连结，形成触变性的网络结构，在聚氨酯涂料中，一般很少有水和强极性溶剂，因此橘纹效果也稍差。而实验D 中加入抗流挂树脂，抗流挂树脂靠本身的分子蜷缩效应实现触变，刚喷涂结束漆液在橘纹助剂的作用下流动好，成型快，然后分子蜷缩，流动性变差，溶剂挥发后成型不动，而且黏度小，施工固体含量高，成型后收缩小，橘纹效果明显。
2. 2 抗流挂树脂对橘纹涂料光泽的影响
在试验B 和C 中，由于加入有机膨润土或气相二氧化硅触变助剂，有机膨润土或气相二氧化硅均有一定的消光作用，所以，成型后橘纹涂料的光泽降低明显。而在试验D 中，加入的是抗流挂树脂，对光泽影响非常小。因为抗流挂树脂一般用在罩光清漆中，提高清漆的一次成膜厚度，所以，加入抗流挂树脂对漆膜光泽基本没有影响。从实验结果可以看出，实验D 与不加触变助剂的实验A 光泽基本相同。由于橘纹涂料的特殊纹理，光泽镜面反射很困难，因此，橘纹涂料的光泽较一般的面漆光泽低。
2. 3 抗流挂树脂对橘纹涂料耐水性的影响
橘纹涂料中加入橘纹助剂，橘纹助剂是表面能非常低的有机硅化合物，水、油很难润湿铺展到橘纹涂料表面，因此，橘纹涂料的耐水性、耐油性较一般的涂料好。有机膨润土靠分子相邻薄片边缘上的羟基与水连接而触变增稠，因此具有一定的吸水性能。气相二氧化硅的分子上羟基基团也具有一定的吸水能力，从而影响涂料的耐水性。抗流挂树脂大分子上的羟基与异氰酸根固化，形成空间网状结构，提高漆膜的耐水性能。从实验B、C 和D 结果可以看出，加入抗流挂树脂的实验D 耐水性明显好于实验B 和实验C。
2. 4 抗流挂树脂加入量的影响
实验D、E、F 和G 中分别加入12%、4%、8% 和16% 的抗流挂树脂，从实验结果可以看出，加入量达到12% 的抗流挂树脂时就可以达到很好的橘纹效果。加入抗流挂树脂对涂料的光泽和耐水性基本没有影响。黏度随着抗流挂树脂的增加而增大，固体含量稍有降低。这与选择高固低黏的羟基树脂BH－ 4270 有关，抗流挂树脂RCR3000 － XS － 60 的固体含量为60%，代替黏度更小固含更高( 70%) 的BH － 4270 树脂，所以固体含量有所下降。
2. 5 橘纹助剂加入量的影响
加入橘纹助剂，目的是通过橘纹助剂的低表面张力能，分散在涂料中，形成表面张力差，表面张力小部分向四周移动，形成连续的凹凸不平面，从而形成橘纹效果。橘纹助剂加入量小，分散点不够，都会导致缩孔，橘纹效果差。橘纹助剂加入量大，凹凸点太多，就会形成小橘纹。实验D、H 和I 是通过加入不同量的橘纹助剂实验橘纹效果。从实验结果中可以看出，实验H 中加入橘纹助剂量少( 0. 1%) ，橘纹效果差，而实验I 加入橘纹助剂量大( 0. 3%) ，橘纹效果明显，但是形成小的橘纹。橘纹大小可以根据客户喜欢和需要进行调整。橘纹助剂的加入方式要先加入稀释剂中，搅拌均匀后，再加入触变助剂和颜料浆，才能达到好的分散效果。否则，橘纹助剂难以分散均匀，形成局部橘纹助剂量大，局部地方没有橘纹助剂的现象。橘纹助剂量大的地方就会形成缩孔现象，而
没有橘纹助剂地方不能形成橘纹效果，造成外观差，达不到橘纹涂料的效果。

3 结语
( 1) 用抗流挂树脂作为触变助剂配制橘纹涂料，与加入气相二氧化硅或有机膨润土配制的橘纹涂料相比，橘纹效果更明显，立体感更强。
( 2) 用抗流挂树脂配制的橘纹涂料，与传统的橘纹涂料相比，其光泽更高，丰满度更好，耐水性提高，性能更佳。