一种低温固化有机硅卷材涂料的研制
邵海龙，白卓鑫，王军强，张宏洲（陕西宝塔山油漆股份有限公司，陕西兴平713100）
0 引言
预涂卷材经济环保，主要的用途是用于建筑行业. 近几年，随着技术工艺的发展，其应用已扩展到家电、装饰、家具等领域,要求其具有持久的美观装饰和保护性能。有机硅树脂由于Si—O 键的高强度（Si—O 的键能约为460 kJ/mol），使得其具有出色的保光保色性。通过有机硅改性聚酯树脂制备涂料，其涂膜具有优异的自洁、保光、保色性和抗粉化性，特别适用于制备耐久型卷材面漆。
近年来，随着国家经济的发展，卷材涂料用量成倍增长，常规卷材涂料烘烤干燥的板温较高(216～232 ℃)[3]，既浪费能源又不环保。因此，本研究通过对原材料的筛选和复配试验，制备了一种可低温固化的有机硅卷材涂料，其固化温度低[ 设计高金属板温（PMT）199～210 ℃）]，底面配套性好，涂膜具有极佳的抗划伤性和机械加工性，同时具有优异的耐候性和保光保色性。
1 实验部分
1.1 原料及仪器
有机硅改性聚酯树脂A（Si 含量25%）：华伦纳路公司；有机硅改性聚酯树脂B（Si 含量20%）：长兴化学公司；有机硅改性聚酯树脂C（Si 含量25%）：慧智科技公司；有机硅改性聚酯树脂D（Si 含量20%）：北京凯瑞捷成公司；全甲醚化三聚氰胺树脂：江苏三木公司；封闭型聚氨酯固化剂：拜耳；金红石型钛白粉：四川龙蟒公司；有机溶剂：市售；分散剂、流平剂：BYK 化学；酸催化剂：全氏公司；光稳定剂：TINUVIN5060 巴斯夫；各色颜料：市售；淡黄彩板底漆：自制。
紫外灯耐气候试验箱（QUV-340)：苏州智和公司；冲击实验仪：天津永利达公司；6834 分光色彩精灵：毕克化学公司；划痕试验仪：天津森日达公司；弯折机：天津永利达公司。
1.2 基础配方
有机硅聚酯卷材面漆配方见表1。
1.3 制漆工艺
将有机硅改性聚酯树脂投入到分散罐中，低速搅拌下依次加入分散剂、流平剂、颜料及混合溶剂，高速分散10 min 后，用砂磨机研磨至细度≤20 μm。在搅拌下依次加入剩余的有机硅聚酯树脂、氨基树脂、封闭型聚氨酯树脂、消光粉，蜡粉、酸催化剂等，分散20 min 后，过滤，制板检测性能，包装。
1.4 涂层的制备
将板厚为0.35 mm 的热镀锌金属板用乙醇擦试干净，铬处理液处理后，在100 ℃×1 min 条件下干燥，用20 μm线棒先涂淡黄彩板底漆，膜厚约3～5 μm，入烘箱烘30 （s 板温193～199 ℃）。即刻取出自来水冷却；用滤纸擦干后，用50 μm线棒涂面漆，膜厚约为10～12 μm，在烘箱中烘38 （s 板温为199～210 ℃），取出立刻用水冷却，得到漆膜样板，在室温下测试涂膜性能。
1.5 性能检测
各项性能测试结果如表2 所示。
2.2 交联树脂的影响
2 结果与讨论
2.1 有机硅改性聚酯树脂的选择
有机硅改性聚酯树脂中如有机硅含量多，性能更接近有机硅树脂，成本较高；若聚酯含量过多，体现不出有机硅的性能。所以一般选用有机硅的含量在15％～30％之间的有机硅改性聚酯树脂。
分别用国内4 家有机硅改性聚酯树脂A、B、C、D 以表1 配方制漆，性能检测结果见表3。
有机硅改性聚酯树脂A 是采用含羟基(Si—OH)的有机硅中间体与含羟基的聚酯预聚物缩合而成，—OH既在聚酯链段中，又在有机硅链段中，有效地提高了涂膜的柔韧性（T 型弯曲低）。由表3 可以看出，有机硅改性聚酯树脂A 的综合性能优。
有机硅改性聚酯树脂与氨基树脂的比例决定了有机硅卷材涂料的可加工性、硬度和耐候性等性能。综合硬度、柔韧性等性能指标和成本的考虑，将聚酯树脂与氨基树脂的比例（固含量）控制在（4～4.5）∶1。脂肪族封闭型聚氨酯树脂具有很好的抗黄变性和耐候性，通过添加一定量的封闭型聚氨酯树脂可以改善有机硅卷材涂料的T 型弯曲性能、耐酸雨和耐候性，氨基树脂和封闭型聚氨酯树脂添加量对涂膜的性能影响见表4。
由表4 可以看出，随着封闭型聚氨酯树脂的增加，反向冲击和T 弯性能变好，而耐MEK 性能有所下降。
综合各项性能，选择m（氨基树脂）∶m（封闭型聚氨酯树脂）=4.2∶1。
综合各项性能，选择m（氨基树脂）∶m（封闭型聚氨酯树脂）=4.2∶1。
2.3 酸催化剂的影响
催化剂直接关系到聚酯树脂和氨基树脂的固化反应，对涂膜的耐MEK 性能和硬度影响明显，对附着力和柔韧性也有一定影响。为了降低板温，通常选用二壬基萘磺酸和二壬基萘二磺酸混合物。酸催化剂对有机硅改性聚酯卷材涂料的影响见表5。
由表5 可以看出，二壬基萘二磺酸催化剂在配方中加入量不足时，固化不完全，耐MEK 擦拭性差，硬度低；使用二壬基萘磺酸催化剂，耐MEK 擦拭提高，但硬度和柔韧性明显下降。二壬基萘磺酸和二壬基萘二磺酸复配后综合性能好，所以选择添加量均为配方量的0.5%。
2.4 光稳定剂的影响
以表1 配方为基础，分别添加一定量的光稳定剂，观察其对涂膜老化性能的影响，结果见表6。
由表6 可以看出，添加光稳定剂，能够改善涂膜老化性能。综合各项性能及成本因素，选择添加1%的光稳定剂。
2.5 颜料的选择
低温固化有机硅卷材面漆颜料选择耐高温、耐光性、耐候性优异的颜料，使涂层在经过高温烘烤连续生产的情况下，始终保持色彩的一致性。通常，白色颜料选用表面进行处理过的金红石（R）型二氧化钛，彩色颜料选用稳定型酞菁蓝、有机黄、永固红、喹吖啶酮红和色素碳黑等。
2.6 常规卷材与底漆的配套性
分别用淡黄色的聚酯底漆、环氧底漆、聚酯环氧底漆和聚氨酯底漆施涂后，按1.4 工艺施涂有机硅卷材涂料面漆，检测配套性。检测结果如表7 所示。
由表7 可以看出，低温固化有机硅卷材面漆可以和各种卷材底漆配套使用。涂膜具有极佳的附着力、抗划伤性和机械加工性。
2.7 与常规聚酯面漆性能对比总结
由表8 可以看出，低温固化有机硅卷材面漆较常规的聚酯卷材面漆具有更低的固化温度。涂膜具有极佳的附着力、抗划伤性、机械加工性和耐候性。
3 结语
通过对原材料进行筛选和复配试验，配制了一款高耐久性可低温固化的有机硅卷材涂料。涂膜具有优异的附着力、抗刮伤性、耐候性、耐化学性和机械加工性能。其固化板温为199～210 ℃，较常规卷材涂料低，降低了能耗，具有明显的节能环保效果和突出的社会效益。
