水性醇酸树脂涂膜光泽的影响因素于国玲; 王子豪; 王学克; 周兴奇; 丁志华【期刊名称】《《电镀与涂饰》》【年(卷),期】2019(038)018【总页数】5页(P990-994)【关键词】水性醇酸涂料; 丙烯酸乳液; 黏度; 流变助剂; 颜料体积浓度; 光泽; 耐水性【作者】于国玲; 王子豪; 王学克; 周兴奇; 丁志华【作者单位】南阳农业职业学院河南南阳 473000; 南阳一中河南南阳 473000; 南阳市水性环保涂料工程技术研究中心河南南阳 473000; 南阳卧龙漆业有限公司河南南阳 473000【正文语种】中文【中图分类】TQ630.7漆膜光泽也称作镜面光泽，指漆膜反射光线的能力，是装饰性涂料的一项重要指标。
水性涂料由于在环境保护和能源节约方面的优势，近年来其产量逐年增长，而用户对水性涂料装饰性能的要求也越来越高[1]。
水性涂料按光泽的不同分为亮光水性涂料、半哑光水性涂料和哑光水性涂料，其应用场合各有不同。
亮光涂料一般用在户外，可给人饱满鲜艳的色彩体验；半哑光和哑光涂料一般用于内墙和家具，光泽柔和，且有较好的耐磨和抗划伤性能。
目前，水性醇酸涂料在水性涂料中价格最低，产量最大，在一般防腐要求的领域应用最广。
因此，控制好水性醇酸涂料的光泽指标显得非常重要。
本文通过对水性醇酸涂料配方的研究，探讨了影响水性醇酸涂料光泽的因素，为制备不同光泽的水性醇酸涂料提供参考。
1 实验1.1 原料不同黏度的水性醇酸树脂(固含量60%，格氏黏度分别为28、22、18、15 和12 s)和去离子水，南阳卧龙漆业有限公司；水性丙烯酸乳液WA-200，佛山市高明同德化工有限公司； BGS 酞青蓝，新乡博迪；TR-33 金红石钛白粉，江西添光钛业有限公司；AKN-2076 分散剂，佛山千佑；无机膨润土，杭州富美新材料有限公司；B117 消泡剂，广东中联邦；MT-KG11 水性丙烯酸乳液，巴德富实业有限公司；C625色素炭黑，天津天一世纪；F01-V 微粉蜡，赢创德固赛特种化学(上海)有限公司；TT-935 增稠剂，罗门哈斯；SUV3800 增稠剂，美国苏维；无机膨润土，浙江红宇新材料有限公司；国标中铬黄,霸州市百利联颜料制品有限公司；WD016 催干剂，河南鸿福化工原料有限公司；贝母粉，洛阳市巨隆贸易有限公司；丙二醇甲醚(PM)、亚硝酸钠和N,N-二甲基乙醇胺，市售工业级。
1.2 试验仪器QXD 刮板细度计，天津路达公司；JKGZ-60 度镜向光泽度仪，天津市精科联材料试验机有限公司；GFJ-0.4 型高速分散机，杭州蓝剑计量测试仪器有限公司；QCJ 型冲击试验机，天津市材料试验机厂；兰泰铅笔硬度计HT6510P，上海灿孚机电有限公司；KSM-II 开启式砂磨机，上海普舜机电科技有限公司；安德LND-1 涂-4 杯，上海安德仪器设备有限公司；格式管，上海隆拓仪器设备有限公司；QFH漆膜划格仪，天津永利达盛实验室设备有限公司。
1.3 水性醇酸涂料的制备市面上水性醇酸涂料的基础配方如下：水性醇酸树脂 380.0 gB117 消泡剂 2.0 gAKN-2076 分散剂 5.0 g去离子水 400.0 gN,N-二甲基乙醇胺 8.0 g无机膨润土 10.0 g贝母粉 300.0 g金红石钛白 60.0 g炭黑 2.0 g中铬黄 0.6 g酞青蓝 0.4 g亚硝酸钠 2.0 gPM 20.0 gWD016 催干剂 6.0 g按上述配方准确称取水性醇酸树脂、消泡剂、分散剂、去离子水和N,N-二甲基乙醇胺加入搅拌桶中，开动搅拌，转速调至500 r/min 左右，分散10 min，然后加入无机膨润土、贝母粉、金红石钛白、炭黑、中铬黄、酞青蓝和亚硝酸钠，调整转速至2 000 r/min 后分散10 min，再用砂磨机研磨分散至细度30 μm以下，加入催干剂WD016 后搅拌均匀，即得水性醇酸涂料。
1.4 样板的制备按照GB/T 1727-1992《涂膜一般制备法》制备涂膜。
将制得的水性醇酸涂料兑水，调至施工黏度60 s(涂-4 杯，25 °C)后喷涂在只经过打磨处理，而无磷化和脱脂的冷轧钢板上。
干膜厚度(20 ± 3) μm，室温干燥7 d。
1.5 表征与性能测试1.5.1 树脂按GB/T 1723-1993《涂料黏度测定法》，用格式管测树脂的黏度。
1.5.2 涂料按 GB/T 1724-1989《涂料细度测定法》，用刮板细度计测量涂料的细度。
按GB/T 1723-1993《涂料粘度测定法》，用涂-4 杯测涂料的黏度。
按GB/T 1728-1989《漆膜、腻子膜干燥时间测定法》测漆膜的表干和实干时间。
1.5.3 漆膜按GB/T 9754-1998《色漆和清漆不含金属颜料的色漆漆膜的20°、60°和85°镜面光泽的测定》测60°光泽。
按GB/T 1733-1993《漆膜耐水性测定法》的甲法测耐水性。
按GB/T 9286-1998《色漆和清漆漆膜的划格试验》测附着力。
2 结果与讨论2.1 树脂黏度对水性醇酸涂膜光泽的影响基料种类对水性涂料光泽的影响起决定性作用。
树脂分子粒径越大，粒度分布越宽，水性涂料的光泽越差。
对于以水溶性树脂为成膜物的涂料，其光泽高于以水分散型树脂为成膜物的涂料，而乳液型涂料的涂膜光泽最差。
因此，本文按照涂料基础配方的用量，用不同黏度的水性醇酸树脂配成涂料，制板后测试涂膜光泽，结果见表1。
表1 树脂黏度对水性醇酸涂料光泽和耐水性的影响Table 1 Effect of viscosity of the waterborne alkyd resin on gloss and water resistance of its cured film树脂的格氏黏度/ s 60°光泽耐水性28 67 72 h 未起泡22 88 72 h 未起泡18 94 72 h 未起泡15 95 48 h 起泡12 96 24 h 起泡由表1 可以看出，树脂黏度对水性醇酸涂料的光泽和耐水性影响很大。
水性醇酸树脂的黏度越大，涂膜的光泽越低，耐水性越好；反之，水性醇酸树脂的黏度越小，涂膜的光泽越高，耐水性越差。
这可能是因为水性醇酸树脂的黏度越大，同样质量分数的树脂制得的涂料黏度较大，不易流平，导致涂膜的光泽较差；水性醇酸树脂的黏度越大，说明树脂的聚合度越大，树脂分子中残存的羟基、羧基等亲水性基团越少，涂膜的耐水性就较好。
另外，树脂黏度对水性涂料干燥的影响较大。
树脂的黏度小，则流平性好，达到同等光泽所需要的树脂较少；树脂的黏度大，流平性就差，要达到同等光泽就需要较高的树脂含量，这样就会导致干燥变慢，而且树脂含量的增加又引起成本增加。
除此之外，干燥慢还可能产生重涂时咬底的缺陷。
综合分析，用格氏黏度为18 s 的水性醇酸树脂制备的涂膜光泽较高，耐水性也较好。
2.2 基料用量对水性醇酸涂膜光泽的影响选用格氏黏度为18 s 的水性醇酸树脂为基料，固定实验条件和其余物料的用量，只改变水性醇酸树脂的用量，得到不同的涂料，制板后测试涂膜的60°光泽，结果见表2。
表2 水性醇酸树脂用量对其涂膜光泽的影响Table 2 Effect of dosage of waterborne alkyd resin on gloss of its cured filmm(树脂)/ g 420 380 350 320 280 245 220 180 60°光泽 96 94 92 86 67 45 10 4由表2 可以看出，树脂用量对涂膜光泽的影响很大。
随着树脂用量的减少，涂膜光泽逐渐减小，当树脂的用量为220 g 时，涂膜的光泽急剧减小。
分析原因：树脂的用量较多时，颜填料粒子间隙被基料全部填满，涂膜的孔隙率很小，涂膜光泽就较高；随着树脂用量的减少，涂膜的孔隙率逐渐增大，其光泽也就逐渐降低。
当树脂的用量减少到220 g 时，颜填料粒子间隙不能被基料填满，涂膜的孔隙率急剧增大，光泽随之急剧下降[2]。
由于树脂过多会令成本增加，因此对于高光泽涂膜的制备，适宜的树脂用量是350 ～ 380 g。
2.3 颜料体积浓度对涂膜光泽的影响颜料体积占涂膜体积的百分数即为颜料体积浓度(PVC)。
固定实验条件和其余物料的用量，只改变填料贝母粉的用量，得到不同颜料体积浓度的水性醇酸涂料，制板测得涂膜的60°光泽如图1 所示。
当PVC 较低时，涂膜的光泽较高；随着PVC 的增大，涂膜的光泽逐渐降低，当达到44%的临界PVC 时，涂膜的光泽急剧下降。
这是因为在PVC 较低的涂料体系中，基料和颜填料粒子形成“海-岛”结构，颜填料粒子间隙被全部填满，涂膜的光泽就较高；在PVC 较高的涂料体系中，颜填料粒子间隙不能被基料填满，孔隙率较大，所以涂膜的光泽较低；而当达到临界PVC 时，涂膜的孔隙率急剧增大，光泽随之急剧下降[3]。
因此在设计配方时，PVC 应控制在44%以下，这样才能保证水性醇酸涂料有较高的光泽。
图1 水性醇酸涂料的颜料体积浓度与涂膜光泽的关系Figure 1 Relationship between the pigment volume concentration of waterborne alkyd paint and the gloss of its cured film2.4 干燥方式对水性醇酸涂膜光泽的影响在相对湿度40%的条件下，用不同的干燥方式使水性醇酸涂膜干燥，然后测试涂膜的光泽。
从表3可以看出，干燥方式对水性醇酸涂膜的光泽影响很大。
自然干燥时光泽较好，晒干次之，烘干最差。
这可能是因为温度较高的情况下助溶剂挥发较快，涂料还没流平，助溶剂就已经挥发掉。
表3 不同干燥方式下所得水性醇酸涂膜的光泽Table 3 Gloss of waterborne alkyd films dried by different methods干燥方式 t(干燥)/ h 60°光泽25 °C 自然干燥 12 96晒干(日照强度800 W/m2) 2 70 60 °C 烘干 1 562.5 流变助剂对水性醇酸涂膜光泽的影响固定实验条件和其余物料的用量，用格氏黏度为18 s 的水性醇酸树脂与不同的流变助剂配制出一系列水性醇酸涂料，制板测试涂膜的60°光泽，结果发现不同的流变助剂对水性醇酸涂膜的光泽影响很大。
从表4 可以看出，用1.0%(质量分数，下同)F01-V 做流变助剂所得涂膜的光泽最低，而用1.2%的TT-935时涂膜的光泽可高达到94。
不同的流变助剂可能通过改变涂料的黏度，然后对涂料的流平性产生影响，从而导致涂膜光泽有差异。