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卷材涂料的種類以及性能研究

2011-06-07   瀏覽次數:78

      用于卷材的涂料除了對涂料的常規性能有要求外,對制成的彩涂板也必須要經得住從加工到制成品無漆膜問題以及要適應快速運轉的卷涂流水線上的涂裝要求,包括底漆和面漆以及背面漆等,由于對這些涂料的要求各有不同,現在就此對底、面漆作一淺顯的論述以供讀者鑒評。

    卷材底漆

    卷材底漆里用得最多的品種是環氧底漆和聚酯底漆(聚酯-氨基底漆和聚酯-聚氨酯底漆),此外還有水溶性丙烯酸底漆,這些底漆的特色如下:

    (1)環氧底漆:與底材的附著力良好,耐水、耐堿、耐化學腐蝕性能佳,但其柔韌性不及其它底漆。

    (2)聚酯-氨基底漆:與底材的附著力好,柔韌性優,但對潮濕環境較敏感,耐化學腐蝕性不及環氧底漆。

    (3)水溶性丙烯酸底漆:對底材的附著力良好,很好的柔韌性,含有機溶劑少,低溫固化,但不宜在潮濕環境下貯存,預處理要求高。

    (4)聚氨酯(聚酯-聚氨酯)底漆:耐化學腐蝕性、耐摩擦性、耐久性和柔韌性均好。

    卷材面漆 

    在卷材涂料用面漆中,聚酯樹脂涂料是用量最大的品種,其一般所用固化劑為三聚氰胺樹脂。近年來,人們利用這類樹脂在漆膜中的不均一性技術以提高其性能。如對低羥基的聚酯樹脂,采用甲醚化程度高的低相對分子質量甲醚化三聚氰胺樹脂,通過胺揮發并由酸觸媒中和經烘烤成涂層。在烘烤過程中,三聚氰胺樹脂在涂膜表面附近產生選擇性自縮合反應,結果在烘烤后涂膜中三聚氰胺樹脂的濃度從內部向表面急劇升高,導致涂層中甲醚化三聚氰胺樹脂由表及里的濃度分布差,即在涂層表面濃度高,而內部低,造成涂層表面硬度或耐污染性高,內部加工性優良,由此制成的卷鋼板可廣泛用于冰箱、洗衣機、空調裝置室外機座等方面。對聚酯樹脂與丁醚化三聚氰胺樹脂混合體系來說,則會因表面能低的丁醚化三聚氰胺樹脂在涂層表面上形成高濃度區,造成耐污染性提高而粘結性降低。如果將分子內有剛性成分和柔性成分并存的特殊樹脂與聚酯樹脂混合的話則同時能提高伸長率和抗張強度,由此可開發出涂層加工性好和硬度高的卷材涂料。漆膜的形態學控制技術,如控制漆膜表面的形狀可獲得光澤低的亞光外觀。作為具有圖案花紋感的技術,往往在涂膜中添加樹脂球或無機拌合料,從而使漆膜形成物理性凹凸結構。但在涂料中添加硬質材料會使其加工性降低,其表面細小的凹凸形狀易藏垢納污,降低了耐污染性。為此,在涂層表面上進行過分交聯而造成漆膜收縮,在不降低加工性或耐污染性的前提下產生亞光感或軟觸感觀,不用拌合料樣的助劑可使漆膜形成凹凸而不會降低加工性。最近開發成功的涂料在烘烤過程中通過控制涂料的流動可形成mm等級的凹凸形狀。如在底漆涂料烘烤時配以熔融的拌合料,則在底漆涂層里由于大多數樹脂的表面自由能差而產生mm等級的凹凸,在其上涂裝面漆時就能獲得桔皮狀外觀,其凹凸的高度和峰可自由控制,可模擬與粉末涂裝或電泳涂裝同樣的外觀。還有在面漆涂料烘烤過程中配以熔融的特殊結晶性樹脂球,由于表面張力的作用就會形成凹凸,這樣樹脂球直接涂布后由于其低表面張力就浮在涂層表面,在此球的周圍就形成隆起0.1mm等級的凸部,在烘烤過程中球熔融而失去結晶性,由于表面張力上升而沉于涂層中,同時0.1mm等級的凸部融合成mm等級的凹凸。采用此技術制作成的鋼板可廣泛用于冰箱、洗衣機、空調裝置的室外機座等方面,用該技術所制成的涂層顏色或凹凸程度、峰的變化及其外觀變化能有千變萬化無數種。 

    聚酯面漆以外,卷材涂料面漆系統用得最多的是PVC塑溶膠,聚偏氟乙烯居次,而聚氨酯/聚酯系統卻在與年俱增,是這些系統里增長最快的品種,這是基于:

    (1)當聚氨酯/聚酯系統與顆粒狀聚酰胺相結合時可產生有立體花紋的、高度耐磨性涂層(其單道涂層和2道涂層系統具有20~25μm厚度)。

    (2)作為厚涂層或多道涂層系統時可產生堅韌和柔性系統,可代替pvc和聚偏氟乙烯多道系統(50~100μm總厚度)。
    (3)系包覆金屬和屋面用卷材的高耐久性面漆(一般厚度為20~30μm)。

    (4)鑒于其堅韌、耐磨,在20μm厚度時可替代淺色聚偏氟乙烯。

    (5)在家用電器產品中能提供可加工性、硬度和水解穩定性之間的優異平衡。

    (6)在用于汽車領域時,其優點是深沖適應性和高膜厚。

    (7)對于商用車輛、旅行拖車用包覆金屬和家電來說,其優異的印刷適應性和吸墨性有助于作標志漆。

然而,封閉型聚氨酯系卷材涂料也存在著若干不足。當流水線烘烤過程中在達到脫封溫度時,裂解的封閉劑揮發并冷凝就會留在流水線上。由于流水線速度快,無法清理,日積月久,沾污在流水線上的封閉劑之類物質就會跌落在涂裝線上而造成產品質量和外觀受損,對此現在還沒有拿出好的解決辦法。聚氨酯涂料還有一個問題是,如果在烘房里溫度沒有加以嚴格控制,就會在過度的烘烤溫度下相當迅速地變色(甚至出黑煙)并分解。

    用于聚氨酯面漆的多異氰酸酯類型有H12MDI預聚體、IPDI異氰脲酸酯、HDI縮二脲和HDI異氰脲酸酯等。而所使用的封閉劑有ε-己內酰胺、丁酮肟、二甲基吡唑、丙二酸二乙酯等。多異氰酸酯的反應對象中,二元或多元醇類用得最多,這包括飽和聚酯、丙烯酸類、酚醛類類型,這樣的多元醇類結構對確定最終涂料的特性起著重要作用。其線型低Tg系統呈現出高柔韌性,但耐久性和耐化學品性不良;高Tg多元醇類,其含有較多芳香族二元酸,且帶支鏈結構,則有助于提高硬度和堅韌性,盡管柔韌性不足,但更耐久。羥基官能團對漆膜性能也有影響:低羥值附著力好,高羥值則有較好的耐沾污性。而用脂環族類及氫化二元酸之類可提高耐久性。多元醇與多異氰酸酯的比例在l:1左右,在此比例以上或以下均對漆膜性能不利。

    熱塑性聚酰胺與聚氨酯拼用有助于提高涂層的柔韌性和耐磨性。

    目前的聚酯樹脂卷材面漆多采用三聚氰胺樹脂為交聯劑,但其在交聯反應中所構成的結合部具有堿性性能,所以易受酸類的侵襲。為此人們采用新的交聯方式以取代三聚氰胺交聯,即所謂的HCT(超交聯技術)。該體系含有熱潛在性催化的封閉型羥基酸/環氧基及丙烯酸樹脂系的材料,所形成的涂料耐污染性、耐候性及耐酸雨性均很優異。它是將羥基酸用乙烯基醚進行酯化而封閉,單組分,貯存穩定性優,一旦在受熱下催化而產生離解,從而發生2-羥基酯/乙烯基醚的加成反應,依此形成涂層。


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