0 引言
聚氨酯涂料对多种材料都具有良好的附着力，弹性好，且具有耐磨、耐寒、耐油、耐酸碱等优点，使用寿命也较长。单罐装涂料相对两罐装涂料具有明显的优点：两罐装涂料使用时需要在施工现场精确计量两罐装组分的配比，施工设备昂贵、工艺复杂，由于配比不准或搅拌不匀而造成的施工质量事故时有发生，因此使其应用受到很大程度地限制。单罐装聚氨酯涂料的贮存稳定性好、毒性小（游离—NCO 基团少）、施工容易、使用方便、无需调配两组分的比例，而且适用于自动化流水线作业，因此单罐装聚氨酯涂料的开发和应用备受瞩目，在许多应用领域中逐步取代两罐装聚氨酯涂料，并形成完整的应用体系。单罐装聚氨酯涂料包括热固型、室温固化型、光固化型以及封闭异氰酸酯型。其中，封闭型异氰酸酯因在常温下与含羟基树脂混合贮存时体系性能稳定，不会发生交联反应，故其在单罐装涂料体系中获得广泛应用。本文对单罐装聚氨酯底漆制备过程中的主要组分选择进行了探讨，制得的高性能单罐装聚氨酯底漆可取代传统的氨基烤漆，在保证施工便利的同时，发挥出聚氨酯涂料的优异性能，而且可避免两罐装聚氨酯涂料施工过程中的种种不便。
1 实验部分
1.1 主要原材料
羟基丙烯酸树脂：同德化工、能达化工；封端异氰酸酯：国产、自制；附着力促进剂：三木化工；润湿分散剂、流平剂、消泡剂：BYK、TEGO、ELEMENTIS ；颜料：龙蟒钛业、PRINTEX ；溶剂：市售品。
1.2 单罐装聚氨酯底漆的制备
1.2.1 色浆的制备
将分散剂、羟基丙烯酸树脂、部分溶剂混合均匀后，加入颜料，充分搅拌分散均匀，再进行研磨分散，至细度≤ 20 μm，出料，待用。
1.2.2 底漆的制备
将制得的色浆和羟基丙烯酸树脂、附着力促进剂加入到容器中，在中速搅拌下依次加入部分溶剂、流平剂、消泡剂，高速分散15 min ；再加入封端异氰酸酯和剩余的溶剂，充分搅拌均匀，用200 目以上滤网过滤，包装，即制得单罐装聚氨酯底漆。灰色单罐装聚氨酯底漆的基本配方见表1。
1.3 性能测试
1.3.1 原漆性能
按照相应的国家标准或行业标准检测原漆各项性能，结果如表2 所示。
1.3.2 漆膜性能
按照GB/T 1727—1992《涂膜一般制备法》和下列具体要求制备试验样板：
A、单层漆膜（用于检测第1~7 项性能）：
马口铁板：50 mm×120 mm×（0.2~0.3）mm ；
钢板：70 mm×150 mm×（0.5~0.8）mm ；
400# 水砂纸干打磨除锈及除镀锡层后清洁，膜厚：（23±3）μm。
B、复层漆膜（用于检测第6~11 项性能）：
电泳钢板：70 mm×150 mm×（0.5~0.8）mm ；
在电泳底板上喷涂单罐装聚氨酯底漆，电泳漆膜厚为（20±3）μm，聚氨酯底漆膜厚为25~35 μm。
按照相关国家标准检测涂膜的各项性能，结果如表3 所示。
2 结果与讨论
2.1 含羟基树脂的选择
含羟基树脂可选择聚醚、聚酯、聚丙烯酸酯等。聚醚与异氰酸酯反应多用作聚氨酯发泡塑料。聚酯与异氰酸酯反应得到的漆膜附着力、柔韧性、耐冲击性等性能均较好，但涂料在施工过程中较易流挂，颜料分散性稍差，易出现发花现象，涂料耐过烘烤性也稍差。聚丙烯酸酯与异氰酸酯反应制得涂料的施工性、颜料分散性、干燥性、耐过烘烤性、耐水性、耐候性、耐酸碱性及机械性能等综合性能较为优良，因此本实验中选择含羟基的聚丙烯酸酯树脂作为主体树脂进行制漆。
2.2 封端异氰酸酯及n（—NCO）/n（—OH）配比的选择
2.2.1 封端异氰酸酯的选择
封端异氰酸酯有单一封闭型和复合封闭型。单一封闭型异氰酸酯存在热稳定性差、解封温度高、贮存稳定性差等弊病。而复合封闭型异氰酸酯可以避免以上不足，其解封温度较为适中，且解封温度范围较宽（其中一部分在120℃即可解封，使涂膜开始固化，另一部分可在140℃左右解封，使涂膜进一步交联固化），提高涂膜的综合性能。本实验中选择了一种新型的复合封端异氰酸酯作为固化剂。
2.2.2 n（—NCO）/n（—OH）配比的选择
考虑到溶剂、助剂中的羟基及水均会与异氰酸酯发生反应，因此适当提高n（—NCO）/n（—OH）配比可以增加涂膜的交联密度，从而提高涂膜的硬度、耐水性和耐溶剂性等。本实验将n（—NCO）/n（—OH）配比控制在1.1~1.3。
2.3 附着力促进剂的作用
附着力促进剂可通过提高涂膜与基材间的一种或几种作用力而达到增大附着力的目的。本实验中选用了一种与铁基、铝基基材附着力好，且柔韧性也较好的环氧树脂作为附着力促进剂，其作用如表4 所示。
2.4 溶剂对涂料性能的影响
溶剂的选择对涂料的施工性和经济性有较大的影响，不同溶剂对漆膜性能的影响见表5。
由表5 可见：单一溶剂的漆膜性能都不均衡，所以需要将各类溶剂按一定比例混合使用，方可达到较佳的效果。经试验表明，按15∶9∶1∶3∶3 配比的混合溶剂可以较好地满足各方面综合性能要求。
3 结语
通过对含羟基树脂、封端异氰酸酯、助剂、溶剂的选择，研制出高性能单罐装聚氨酯底漆。该底漆的综合性能指标可以达到或超过汽车中涂底漆的要求，完全可以替代氨基烤漆方便地应用于流水线生产，用作摩托车、三轮车磷化后的封闭底漆，以及用作汽车电泳后的中涂底漆，增强涂层的耐水性、耐酸碱性、耐湿热性、耐冲击性及减振性等性能。
