雙組分聚氨酯波紋漆性能對比及影響其波紋形成因素分析

藍鐵鋒，蘭鐵純

（1.廣西南寧市上林縣環保局，廣西 上林530500；2.深圳市科亞迪貿易有限公司，廣東 深圳518100）

1 引言

波紋漆是美術漆的一種，因漆膜表面形成波浪式的花紋效果而得名，此表面效果又有點像橘皮，所以也叫橘紋漆（或桔紋漆）。因波紋漆具有獨特的凹凸波紋效果，花紋美觀大方，對掩蓋粗糙的表面有一定的幫助，所以具有很高的裝飾性，廣泛應用于機床、機械設備、保險柜、儀器儀表、電機、電動工具、防盜門等領域或戶外的設備、鋼結構作高性能面漆。雙組分聚氨酯波紋漆是基于多異氰酸酯與多羥基樹脂之間的反應，羥基樹脂可以是帶羥基的醇酸樹脂或者是羥基丙烯酸樹脂，醇酸聚氨酯波紋漆因價格較為便宜，施工時更易出花紋等，在客戶群中得到較早推廣，但在較長時間的使用過程中發現，醇酸聚氨酯波紋漆易發生變色（黃變）、失光、附著力較差等問題，為了讓用戶更易接受丙烯酸聚氨酯波紋漆，筆者作了一些對比試驗數據，以便給用戶在油漆品種的選用上容易做出判斷。

2 試驗部分

波紋漆是實色漆，根據客戶的需要而做成各種各樣的顏色，為了生產工藝的控制和產品質量的穩定，將主漆拆分為基料、色漿和助劑三部分。

2.1 基料的制備

基料是由樹脂、助劑、超細填料和溶劑配制而成，通過高速剪切分散均勻就可達到所需要的細度。參考配方見表1。

2.2 色漿的選用

波紋漆為聚氨酯漆的一個分支產品，所以波紋漆色漿選用原則是，要做到能與現有同種類的產品系列共用一套色漿，即醇酸聚氨酯波紋漆能與醇酸聚氨酯磁漆及醇酸氨基烤漆共用一套色漿，而丙烯酸聚氨酯波紋漆能與丙烯酸聚氨酯磁漆及丙烯酸氨基烤漆共用一套色漿，這樣會減少原材料和色漿半制品的庫存。當然，如果能制備一種通用色漿，在所有雙組分聚氨酯漆和氨基烤漆中都通用，那么將大大減少制備色漿的成本，減少庫存，但因為通用色漿成本較高，而且試驗表明，通用色漿在波紋效果漆中使用會對波紋漆的花紋效果有不利的影響。

表1 基料制備參考配方

表2 幾種常用羥基丙烯酸色漿參考配方

表3 幾種常用醇酸色漿參考配方

2.3 波紋助劑配制

由于助劑在整個產品配方中的作用是很關鍵的，經過大量的試驗，選用中岳的ZY－1錘紋劑與道康寧的DC66搭配成波紋劑使用，見表4。

表4 波紋劑參考配方

2.4 固化劑的配制

波紋漆是由含羥基樹脂與異氰酸酯固化劑交聯反應，形成丙烯酸聚氨酯才能成膜，為了比較使用不同的固化劑對醇酸和丙烯酸波紋漆的性能的影響，配制了三種固化劑進行試驗比較，固化劑1＃為通用TDI固化劑，固化劑2＃為TDI與HDI三聚體混配固化劑，固化劑3＃則為純的HDI三聚體，配制見表5。

表5 三種固化劑

2.5 稀釋劑的配制

稀釋劑不僅用作成膜聚合物的介質，溶解聚合物，調整黏度及流變性以適應涂裝，而且對成膜質量，如涂膜性能和外觀，都有重要的影響。稀釋劑的選擇主要取決于溶劑的溶解能力、沸點、揮發性、黏度、表面張力、閃點、毒性和價格等。波紋漆需要選用適配的稀釋劑才能形成良好的波紋立體效果（見表6）。

表6 稀釋劑配制參考配方

2.6 波紋漆的配制

將表7中各個半成品投入分散缸中，充分攪拌，使其充分混合；調整黏度，粘度控制在2000～4000mPa.s（25℃）為宜，檢驗，過濾，包裝（見表7）。

2.7 試板制備

（1）鋼板，2.0mm厚，清洗表面油污，用240目的砂紙打磨表面，擦拭干凈。

（2）使用不同的固化劑，其使用配比不一樣，按照表8的樣板編號制作樣板，用稀釋劑稀釋成噴涂黏度為30～40s，用常規空氣噴涂法噴板，自然養護7d后再進行漆膜性能測試。

表7 波紋漆配制參考配方

表8 樣板制作配比

2.8 兩種波紋漆的主要技術指標對比檢測結果

從表9可看出，醇酸聚氨酯波紋漆在硬度、附著力、沖擊強度、耐汽油性、人工加速老化這幾個方面都要比丙烯酸聚氨酯波紋漆差，尤其是附著力和耐人工加速老化（即耐侯性）方面，比丙烯酸聚氨酯波紋漆的相差很明顯。醇酸樹脂為經脂肪酸或油酸改性的聚酯樹脂，與丙烯酸樹脂相比，因其結構中含不飽和雙鍵而耐候性較差，附著力也比丙烯酸的差。尤其在耐候性（耐老化）方面，在使用相同固化劑情況下，醇酸聚氨酯波紋漆的變色和失光要比丙烯酸聚氨酯波紋漆快得多，而對于丙烯酸聚氨酯波紋漆而言，使用普通的未經加成的通用型固化劑，就可以滿足戶內設備長時間不褪色、少失光的需要，而且符合經濟性適可、性能不過剩的原則；戶內設備要求稍高點的或戶外設備要求不很高（比如戶外保光保色5年）就可以使用TDI與HDI混合固化劑；而使用N3390固化劑（固化劑3＃）能夠讓漆膜在戶外使用達10年以上而不變色、不失光，可以使用在要求高的戶外設備和鋼結構上。

表9 兩種波紋漆的主要技術指標對比檢測結果

3 影響波紋漆效果的因素分析

3.1 色漿的影響

波紋漆是靠不同顏色的色漿相互搭配而調和成不同的色相，但同時漆中色漿總的含量應該在一定的比例范圍，不能太多，也不能太少。若色漿太多則相對樹脂含量減少，影響波紋漆成膜性能；太少則遮蓋力不足，也影響波紋漆的美觀。實驗結果表明此兩個產品體系中色漿含量在40%～50%較好，見表10。

表10 色漿用量對波紋效果的影響

3.2 波紋劑的影響

3.2.1 波紋劑種類的影響

波紋劑產生的機理是：涂料在流平時，由于波紋劑的表面張力小于正常的涂料涂膜的表面張力，分散于涂膜各點的波紋劑改變了涂膜的局部張力，表面小的地方產生一處處凹坑，最終涂膜表面呈“凹”狀分布而呈現立體波紋效果。涂膜表面花紋凹凸不平，不僅外觀立體感強，且機械性能優異，紋路重現穩定。根據不同的紋路大小，來選擇合適的波紋劑種類和用量是整個配方的關鍵。

表11 波紋劑種類對紋路效果的影響

由表11比較可見，在用量相同的情況下，使用DC66與ZY－1G各50%混合的方式是效果最好的。

3.2.2 波紋劑用量的影響

根據上述實驗，選用DC66與ZY－1各50%混合成的助劑紋路效果更加美觀，對比不同用量下的波紋效果，見表12。

表12 波紋劑用量對紋路效果的影響

由表12可知，波紋劑的用量在0.8%～1.0%時最合適。

3.3 稀釋劑的揮發速率對橘紋效果的影響

稀釋劑為各種溶劑的混合體，其揮發速率等于各溶劑組分的揮發速率之總和。大多數混合溶劑由于其分子結構的不同，不能看作理想溶劑，因而溶劑在其混合物中的揮發速率不能等于其純組分的揮發速率。根據試驗的結果，以醋酸丁酯的揮發速率為1，冬季揮發速率控制在1.7～2.0合適，小于1.7揮發速率太慢，涂膜表面流平好，波紋效果不易形成；大于2.0就揮發太快，花紋不好控制，效果差。夏季揮發速率控制在1.0～1.7比較好。

3.4 施工條件的影響

波紋漆的施工條件比較苛刻，影響因素比較多，若施工環境或施工方法不當都會造成波紋不能形成，或者形成后的波紋效果不美觀。

3.4.1 施工環境的影響

在波紋漆施工過程中，要嚴禁與水、油、酸、堿等物質接觸，涂裝溫度需在0～40℃，施工環境相對濕度不得大于80%，不允許在雨、霧、雪等天氣下施工，若采用噴涂法施工，壓縮空氣必須經除油、除水處理。

3.4.2 施工方法的影響

波紋漆與固化劑的比例應按照供應商提供的配比，也可以根據用戶需要適當作小的調整。固化劑少硬度差，反之則硬而脆。涂料一經混合，必須在4h內用完，以免粘度升高或膠凝報廢。

波紋漆施工應分兩次噴涂才能顯現出較好的波紋效果。第一道噴涂時注意控制氣壓和出油量，使油漆薄薄而均勻地蓋上一遍，放置十幾分鐘后再調大出油量均勻地噴一個十字，即時檢查各處，在噴得較薄或露底的部位立即補上一槍。根據需要花紋大小選用不同口徑的噴槍和調整氣壓，噴距在50cm以上。

4 結語

通過實驗，優化配方和生產、施工工藝，所研制的雙組分聚氨酯波紋漆具有獨特的波浪型花紋效果、紋路美觀大方、裝飾高，尤其是丙烯酸聚氨酯波紋漆更具有附著力好、硬度高、光澤好、優異的耐候性、良好的耐化學性和耐水性、良好的耐沖擊性、耐磨性。該涂料已廣泛應用于各種金屬機械表面。

［1］ 蘇海瑛.丙烯酸立體錘紋涂料的研制［J］.電鍍與涂飾，2001（3）：48～50.

［2］ 余煥權.錘紋漆及桔紋漆的噴涂工藝［J］.電鍍與涂飾，2000（3）：23～25.