作者|岳湘宇
（上海佑戈金属科技有限公司，上海201500）
0、引言
卷材涂料是用于涂覆钢板、铝板等基材表面，制成预涂卷材而使用的一种专用涂料。该种涂料于20世纪30年代推向市场，以其价格低廉、施工简便、重复利用率高而受到市场的欢迎。其应用面日渐广泛，产品服役于船舶、家用电器、建筑、汽车等领域。我国在20世纪80年代开始大力发展卷材涂料工业。近些年，国内的卷材涂料市场正逐步扩大。2011-2018年，我国卷材涂料消费量年均复合增长率为13.8%，保持快速增长态势。在市场需求的拉动下，我国卷材涂料行业产量持续上升，年均复合增长率为14.1%，发展态势良好。但我国卷材涂料产量依然小于需求量，2018年市场约有7-8万吨的供需缺口，高端卷材涂料对外依赖度较大。
据报道，卷材涂料中应用最多的是聚酯体系，约占60%的比例，其余有PVC塑溶胶、PVDF、有机硅改性聚酯等。聚酯树脂与氨基树脂或封端型异氰酸酯交联固化得到的漆膜硬度高，柔韧性好，应用最广泛。近些年，随着环保政策的日趋严厉，紫外光固化卷材涂料和水性卷材涂料的开发方兴未艾。
本文根据涂料用户的实际需求，在单用氨基树脂或封端型异氰酸酯有性能缺陷的情况下，设计开发了一种可应用于热冲压成型工艺的的卷材底漆，产品具有优异的耐深冲性能和折弯性能和耐水煮性能，应用于建筑和汽车领域。
1、实验部分
1.1 参考配方
高加工性能卷材底漆配方如表1所示。
表1高加工性能卷材底漆配方
1.2 制漆方法
将物料1-4加入到料缸中，以500-800r/min的速度分散15min，充分搅拌均匀，边搅拌边加入物料5-7，中速分散20min，砂磨至细度5μm以下，转入调漆缸中，在搅拌状态下加入物料8-15，中速分散15min，用物料16调整黏度，合格后用200目滤网过滤包装。
1.3 样板制作
用0.5mm厚度的3系和4系不锈钢基板，按30cm*20cm规格裁取样板，锉平毛边，用MEK擦拭去除表面油污，备用；调配好卷材底漆后，用刮棒刮涂底漆，制得湿漆膜，放入245℃烘箱中，基板温度240℃，取出并置于冷水槽中冷却至室温，即得到所需的卷材底漆样板，以同样的方法，在底漆表面刮涂自制聚酯体系面漆，即得到复合涂层的样板。
2、结果与讨论
2.1 成膜物质的选择
此次开发的高加工性卷材底漆，主要目标就是后加工性能优异，0T达到0级，70℃水煮24h不开裂、不脱落。适用于深冲、折弯等后成型工艺。这就要求漆膜的柔韧性好、附着力强。一般来说，聚酯树脂分子中C-0-C键的结构，使其分子链易于翻转、运动，树脂黏度低，漆膜柔韧性好、附着力强。
实验选用长兴公司的高相对分子质量线性聚酯树脂，相对分子质量在5000-20000，可用于PET/铝箔等基材的涂装，Tg值47℃，对多种金属有优异的粘结力。本实验即是选用聚酯树脂和环氧树脂混拼作为主树脂的。实验中树脂的组合方案见表2，不同树脂方案的实验结果见表3。
表2不同树脂的组合方案
表3不同树脂方案的实验结果
在本实验中，所使用的环氧树脂是液态的E51树脂，添加量为7%，在漆膜中起到增塑和增加附着力的作用。表4是环氧树脂组合方案，表5是不同组合方案的漆膜性能。
表4环氧树脂组合方案
表5不同环氧树脂添加量的漆膜性能
2.2 高沸点溶剂的选择
聚酯型卷材涂料是一种热固性涂料，须经高温烘烤固化。这就要求所选用的溶剂不仅有足够的溶解力，还要有较高的沸点。一般选择沸程在150-200℃的溶剂。在涂装生产时，是流水线作业，漆膜流平时间很短＜2min，这就要求溶剂有极佳的溶解力和较慢的挥发速率，以利于漆膜的流平。高沸点溶剂在烘烤干燥阶段是逐步挥发的，要求低温时挥发的慢一些，高温时挥发的快一些，以利于流平，同时有助于防止因漆膜封闭过早造成起泡的弊病。常用的溶剂有DBE、S-150、PMA、CYC等。溶剂的搭配如表6所示。
表6 溶剂的搭配方案
按照表6的溶剂方案配制涂料，随着DBE的增加，漆膜的光泽提高，在DBE添加量20%时即可获得80GU的漆膜外观（高光底漆），继续增加DBE到30%，覆涂面漆时有起泡的倾向，可能是DBE在底漆膜中残留，涂覆面漆后造成气泡的异常，所以选择方案二为溶剂方案。方案四将PMA替换为CYC，两者的沸点接近，且都能较好地溶解聚酯树脂，得到的漆膜性能也相近，但是CYC气味较重，最终选择含PMA的方案二作为溶剂方案。
2.3 酸催化剂的选择
一般是采用添加酸催化剂的方式来加快反应速率，考虑到涂料的贮存稳定性，酸催化剂是预先封闭的，在高温下解封再发挥催化作用。对甲苯磺酸及其盐类是氨基树脂有效的催化剂，它们在有机溶剂中溶解性很好。常用的如金氏的N-5225，湛新的4045等。酸催化剂对漆膜性能的影响见表7。
表7不同酸催化剂对漆膜性能的影响
酸催化剂的解封温度对漆膜状态有一定影响，解封温度低，如80℃解封的催化剂，在烘烤早期阶段就催化漆膜交联固化，漆膜封闭的早，有起泡的风险，尤其是在涂料中使用较多低沸点溶剂的情况下，容易发生这方面的问题。因此，最终选择120℃解封的酸催化剂。
2.4 流平及黏度的调节
卷材涂料是一种装饰型涂料。对流平性的要求很高。除了使用2.2讲到的高沸点溶剂外，还要使用耐高温的流平剂，避免缩孔等弊病，提高漆膜的平整度，同时使用聚氨酯分散剂或其它超分散剂，防止涂料返粗、絮凝，造成颗粒异常。卷材涂料是滚涂施工，要求涂料有一定的黏度，一般要求80-150s为宜。
2.5 性能测试的结果
卷材底漆性能测试结果如表8所示。
表8 卷材底漆性能测试结果
3、结 语
（1） 本文设计的卷材底漆，附着力好、耐盐雾性能高且后成型性优异，耐深冲、可折弯，0T后70℃水煮24h而不脱落。
（2）讨论了主树脂、交联剂、溶剂、酸催化剂等对涂料性能的影响，并介绍了优选的组合方式：聚酯树脂与环氧树脂冷拼，封端型异氰酸酯与氨基树脂的比例为8/2。
（3）本产品是基于溶剂型树脂开发的，挥发性溶剂较多，为了更好地适应环保政策，后续会朝着水性涂料的方向发展。
参考文献（略）
来源：涂层与防护
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