0  引  言

    随着环保法规的强化，溶剂型涂料受到限制，从而促使涂料向高固体分涂料、水性涂料等环保型涂料的方向发展，尤其以水作溶剂的水性涂料具有节省资源、低VOC排放量等优点而获得迅速发展。

    本文研制的水性环氧丙烯酸浸涂漆不仅保留了溶剂型涂料的优点，而且使形状复杂工件的涂装简单化，主要用于汽车底盘的涂装。经过三年多的使用，该浸涂漆完全能满足各项性能的要求。

    1  实验部分

    1.1  水性环氧丙烯酸树脂的制备

    1.1.1  原材料

    丙烯酸、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸羟丙酯、苯乙烯、环氧树脂、二甲基乙醇胺、丁醇、过氧化苯甲酰、乙二醇醚类溶剂，均为工业级。

    1.1.2  制备工艺

    在装有搅拌器、温度计、回流冷凝器的四口烧瓶中加入丁醇和环氧树脂，升温到110℃，匀速搅拌下滴加溶有过氧化苯甲酰的混合单体，在1.5～2h内滴完；滴加完毕后，保温至转化率大于98%，加入乙二醇醚类溶剂，然后加入二甲基乙醇胺进行中和，至所得的环氧丙烯酸树脂pH值7～7.5，并用一定量去离了水稀释至固含量为50%±2%，出料，制得淡黄色透明粘稠状水性环氧丙烯酸树脂。

    1.2  水性环氧丙烯酸浸涂漆的配制

    水性环氧丙烯酸浸涂漆配方见表1。

表1水性环氧丙烯酸浸涂漆配方

原料名称	规格	质量分数/%
水性环氧丙烯酸树脂	自制，50%±2%	40～60
水性氨基树脂	国产，75%±2%	5～12
色素炭黑	国产，工业品	2～3
滑石粉	国产，工业品	3～10
高岭土	国产，工业品	5～10
多聚磷酸铝	国产，工业品	4～8
分散剂	进口	适量
消泡剂	进口	适量
专用稀释剂	自制	15～25

    生产工艺：将部分水性环拉丙烯酸树脂、专用稀释剂和全部分散剂投入调漆缸中，搅拌均匀后，加入各种颜填料，分散均匀后，用砂磨机研磨至细节≤30μm，补足剩余的水性环氧丙烯酸树脂、消泡剂、水性氨基树脂、稀释剂，搅拌均匀，过滤，包装。

    1.3  水性环氧丙烯酸浸涂漆性能指标

    研制的水性环氧丙烯酸浸涂漆的性能指标见表2。

表2 水性环氧丙烯酸浸涂漆的性能指标

检验项目	指标	检测方法
漆膜外观	黑色，平整光滑	目测
粘度（涂-4杯）/s	150～170	GB/T 1723-93
细度/μm	≤30	GB/T 1724-89
干燥时间（150℃）/min	15	GB/T 1728-89
柔韧性/mm	1	GB/T 1731-93
耐冲击性/cm	50	GB/T 1732-93
附着力/级	≤2	GB/T 1720-89
硬度	≥0.5	GB/T 1730-93
耐水性（168h）	无变化	GB/T 1733-93
耐120号汽油性（72h）	无变化	GB/T 1734-93
耐盐水性（3% NaCl,48h）	不起泡	GB/T 1763-89

    2  结果与讨论

    2.1  单体的选择

    环氧丙烯酸树脂配方的关键是选用单体，通过不同单体的组合来满足漆膜特性的技术要求。共聚物的玻璃化温度（Tg）很重要，共聚物发生玻璃化转变时，许多物理性能，特别是力学性能随之发生急剧的变化。根据公式推算出共聚物的Tg，调整树脂的硬度，并引入羟基和羧基达到水溶性和交联官能团。所用单体的物理性能及主要作用见表3。

表3 所用单体的物理性能及主要作用

单体名称	分子量	沸点/℃	均聚物Tg/℃	作用
丙烯酸	72.06	142	106	提供水溶性及交联点
丙烯酸丁酯	128.17	147	-54	提供柔韧性
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
丙烯酸羟丙酯	130.08	77	73	提供交联点

    选择上面几种单体的不同配比制备树脂，随着共聚物Tg的下降，漆膜的柔韧性好，起泡倾向减小。

    2.2中和剂的选择

    制备所用的水溶性树脂的方法之一，是用有机胺来中和环氧丙烯酸树脂上的羧基成盐，从而获得水溶性。有机胺具有挥发性，在涂料加热成膜时，由于有机胺的挥发而释放出―COOH，与涂料中的氨基树脂反应，形成性能优良的交联涂膜。胺的选用影响涂料的粘度、贮存稳定性，以及涂膜固化及其性能等。水性漆膜烘烤起泡和表面起皱，胺是影响因素之一。三乙胺碱性强，反应向成盐方向进行，其用量少，沸点低，它一到达表面后就马上挥发成膜，涂膜表面干燥，但内部还没有干透，引起表面缺陷。而二甲基乙醇胺刚好与之相反，故本实验选用二甲基乙醇胺作为中和剂。

    2.3助溶剂的选择

    为了提高树脂的水溶性，调节兴料的粘度和涂膜的流平性，必须加入少量亲水性助溶剂，如低级的醇和醇醚类溶剂。本配方选择乙二醇醚类、丁醇为助溶剂，与水按一定比例混合使用，所得涂料的施工固体分高，粘度适中，涂膜外观、流平性佳。乙二醇醚类溶剂对人体伤害大，可用丙二醇醚类溶剂代替。

    2.4水性氨基树脂固化剂用量的选择

    选择水性氨基树脂与环氧丙烯酸树脂交联成膜，使之成为不熔不溶的涂膜。氨基树脂的用量对涂膜的物理性能，如耐冲击性、柔韧性、硬度、附着力等有影响。不同用量的氨基树脂对涂膜性能的影响见表4。

表4 环氧丙烯酸树脂与氨基树脂配比的影响

环氧丙烯酸树脂/氨基树脂	硬度	耐冲击性/cm	柔韧性/mm	附着力/级
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可见，环氧丙烯酸树脂与氨基树脂配比为6～8：1时，涂膜的综合性能较好。

    2.5颜料的选择

    水性涂料以水作溶剂，多数树脂呈弱碱性，所以水性涂料用的颜料与溶剂型涂料用的颜料有所不同。水性涂料要求颜料能够耐高温，颜料在水中不发胀，颜料色浆同水不返粗，颜料pH值接近中性。pH值太高，容易引起树脂皂化；pH太低，呈酸性，则导致树脂絮凝分层。本实验中所用的颜填料符合此要求。