0  引  言

    隨著環保法規的強化，溶劑型涂料受到限制，從而促使涂料向高固體分涂料、水性涂料等環保型涂料的方向發展，尤其以水作溶劑的水性涂料具有節省資源、低VOC排放量等優點而獲得迅速發展。

    本文研制的水性環氧丙烯酸浸涂漆不僅保留了溶劑型涂料的優點，而且使形狀復雜工件的涂裝簡單化，主要用于汽車底盤的涂裝。經過三年多的使用，該浸涂漆完全能滿足各項性能的要求。

    1  實驗部分

    1.1  水性環氧丙烯酸樹脂的制備

    1.1.1  原材料

    丙烯酸、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸羥丙酯、苯乙烯、環氧樹脂、二甲基乙醇胺、丁醇、過氧化苯甲酰、乙二醇醚類溶劑，均為工業級。

    1.1.2  制備工藝

    在裝有攪拌器、溫度計、回流冷凝器的四口燒瓶中加入丁醇和環氧樹脂，升溫到110℃，勻速攪拌下滴加溶有過氧化苯甲酰的混合單體，在1.5～2h內滴完；滴加完畢后，保溫至轉化率大于98%，加入乙二醇醚類溶劑，然后加入二甲基乙醇胺進行中和，至所得的環氧丙烯酸樹脂pH值7～7.5，并用一定量去離了水稀釋至固含量為50%±2%，出料，制得淡黃色透明粘稠狀水性環氧丙烯酸樹脂。

    1.2  水性環氧丙烯酸浸涂漆的配制

    水性環氧丙烯酸浸涂漆配方見表1。

表1水性環氧丙烯酸浸涂漆配方

原料名稱	規格	質量分數/%
水性環氧丙烯酸樹脂	自制，50%±2%	40～60
水性氨基樹脂	國產，75%±2%	5～12
色素炭黑	國產，工業品	2～3
滑石粉	國產，工業品	3～10
高嶺土	國產，工業品	5～10
多聚磷酸鋁	國產，工業品	4～8
分散劑	進口	適量
消泡劑	進口	適量
專用稀釋劑	自制	15～25

    生產工藝：將部分水性環拉丙烯酸樹脂、專用稀釋劑和全部分散劑投入調漆缸中，攪拌均勻后，加入各種顏填料，分散均勻后，用砂磨機研磨至細節≤30μm，補足剩余的水性環氧丙烯酸樹脂、消泡劑、水性氨基樹脂、稀釋劑，攪拌均勻，過濾，包裝。

    1.3  水性環氧丙烯酸浸涂漆性能指標

    研制的水性環氧丙烯酸浸涂漆的性能指標見表2。

表2 水性環氧丙烯酸浸涂漆的性能指標

檢驗項目	指標	檢測方法
漆膜外觀	黑色，平整光滑	目測
粘度（涂-4杯）/s	150～170	GB/T 1723-93
細度/μm	≤30	GB/T 1724-89
干燥時間（150℃）/min	15	GB/T 1728-89
柔韌性/mm	1	GB/T 1731-93
耐沖擊性/cm	50	GB/T 1732-93
附著力/級	≤2	GB/T 1720-89
硬度	≥0.5	GB/T 1730-93
耐水性（168h）	無變化	GB/T 1733-93
耐120號汽油性（72h）	無變化	GB/T 1734-93
耐鹽水性（3% NaCl,48h）	不起泡	GB/T 1763-89

    2  結果與討論

    2.1  單體的選擇

    環氧丙烯酸樹脂配方的關鍵是選用單體，通過不同單體的組合來滿足漆膜特性的技術要求。共聚物的玻璃化溫度（Tg）很重要，共聚物發生玻璃化轉變時，許多物理性能，特別是力學性能隨之發生急劇的變化。根據公式推算出共聚物的Tg，調整樹脂的硬度，并引入羥基和羧基達到水溶性和交聯官能團。所用單體的物理性能及主要作用見表3。

表3 所用單體的物理性能及主要作用

單體名稱	分子量	沸點/℃	均聚物Tg/℃	作用
丙烯酸	72.06	142	106	提供水溶性及交聯點
丙烯酸丁酯	128.17	147	-54	提供柔韌性
苯乙烯	104.14	145.2	100	提供硬度
甲基丙烯酸甲酯	100.12	101	105	提供硬度
丙烯酸羥丙酯	130.08	77	73	提供交聯點

    選擇上面幾種單體的不同配比制備樹脂，隨著共聚物Tg的下降，漆膜的柔韌性好，起泡傾向減小。

    2.2中和劑的選擇

    制備所用的水溶性樹脂的方法之一，是用有機胺來中和環氧丙烯酸樹脂上的羧基成鹽，從而獲得水溶性。有機胺具有揮發性，在涂料加熱成膜時，由于有機胺的揮發而釋放出―COOH，與涂料中的氨基樹脂反應，形成性能優良的交聯涂膜。胺的選用影響涂料的粘度、貯存穩定性，以及涂膜固化及其性能等。水性漆膜烘烤起泡和表面起皺，胺是影響因素之一。三乙胺堿性強，反應向成鹽方向進行，其用量少，沸點低，它一到達表面后就馬上揮發成膜，涂膜表面干燥，但內部還沒有干透，引起表面缺陷。而二甲基乙醇胺剛好與之相反，故本實驗選用二甲基乙醇胺作為中和劑。

    2.3助溶劑的選擇

    為了提高樹脂的水溶性，調節興料的粘度和涂膜的流平性，必須加入少量親水性助溶劑，如低級的醇和醇醚類溶劑。本配方選擇乙二醇醚類、丁醇為助溶劑，與水按一定比例混合使用，所得涂料的施工固體分高，粘度適中，涂膜外觀、流平性佳。乙二醇醚類溶劑對人體傷害大，可用丙二醇醚類溶劑代替。

    2.4水性氨基樹脂固化劑用量的選擇

    選擇水性氨基樹脂與環氧丙烯酸樹脂交聯成膜，使之成為不熔不溶的涂膜。氨基樹脂的用量對涂膜的物理性能，如耐沖擊性、柔韌性、硬度、附著力等有影響。不同用量的氨基樹脂對涂膜性能的影響見表4。

表4 環氧丙烯酸樹脂與氨基樹脂配比的影響

環氧丙烯酸樹脂/氨基樹脂	硬度	耐沖擊性/cm	柔韌性/mm	附著力/級
8.5/1	0.34	50	1	1
7.5/1	0.65	50	1	1
6.5/1	0.73	50	1	1
5.5/1	0.78	50	2	1

    由表4可見，環氧丙烯酸樹脂與氨基樹脂配比為6～8：1時，涂膜的綜合性能較好。

    2.5顏料的選擇

    水性涂料以水作溶劑，多數樹脂呈弱堿性，所以水性涂料用的顏料與溶劑型涂料用的顏料有所不同。水性涂料要求顏料能夠耐高溫，顏料在水中不發脹，顏料色漿同水不返粗，顏料pH值接近中性。pH值太高，容易引起樹脂皂化；pH太低，呈酸性，則導致樹脂絮凝分層。本實驗中所用的顏填料符合此要求。