醇基涂料涂刷性能影響因素研究

曹世俊，陳學(xué)更

(寧夏共享化工有限公司，寧夏銀川 750021)

醇基涂料涂刷性能影響因素研究

曹世俊，陳學(xué)更

(寧夏共享化工有限公司，寧夏銀川 750021)

配制了醇基刷涂涂料，通過正交試驗(yàn)，測試了凹凸棒土、鋰基膨潤土、聚乙烯醇羧丁醛（PVB）、酚醛樹脂、有機(jī)硅表面活性劑、脂肪醇聚氧乙烯醚的加入量不同時醇基涂料的涂刷指數(shù)，分析凹凸棒土、鋰基膨潤土、聚乙烯醇縮丁醛（PVB）、酚醛樹脂、有機(jī)硅表面活性劑、脂肪醇聚氧乙烯醚對涂刷指數(shù)的影響，為進(jìn)一步改善涂料的涂刷性能做好重要的工作。

醇基涂料；涂刷指數(shù)；PVB；凹凸棒土

一般來說，鑄造涂料的組分包括耐火骨料、懸浮劑、粘結(jié)劑、分散劑、表面活性劑、消泡劑等組分。涂料的理化性能主要有密度、黏度、固含量、懸浮性等，工藝性能主要有涂刷性、滲透性、流平性、流淌性等。當(dāng)采用刷涂工藝時，涂料好不好刷，與涂料的涂刷性有關(guān)。涂刷性好的涂料操作工人感覺到滑爽、省力，一次可刷涂較長的距離。一般來說，觸變性好的涂料都具有較好的涂刷性。涂刷指數(shù)能在一定程度上客觀的反映涂料的涂刷性，在涂料的制備和檢測中具有重要的參考意義。

涂刷指數(shù)可以在一定程度上反映涂料的涂刷性能，涂刷指數(shù)越大，涂料的觸變性越好，刷涂的時候使用性能較好。懸浮劑，粘結(jié)劑，表面活性劑 、消泡劑等都對涂刷性有一定的影響，我們在單因素實(shí)驗(yàn)和現(xiàn)有部分工藝的基礎(chǔ)上設(shè)計正交試驗(yàn)，分析涂料的幾個組分對涂刷性的影響，進(jìn)一步提升涂刷指數(shù)，改善涂料的涂刷性能。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)材料及檢測儀器

實(shí)驗(yàn)原料主要有：凹凸棒土（涂料含固量≥65% ，24 ≥98%）、鋰基膨潤土（蒙脫石≥68%，信陽鑫富）、PVB（固含量＞98%，廣東粵美），酚醛樹脂（水分≤3.5-6.5，濟(jì)寧恒泰）、松香（含量＞99%，濟(jì)南昌英達(dá)），325目M45（Al2O3 42-45%,新密正陽）、400目M45(Al2O3 42-45%,新密正陽)、325目石英(SiO2＞99%，廣東恒美)，工業(yè)乙醇（乙醇含量95%），有機(jī)硅表面活性劑（固含量＞90%，廣州潤宏）、脂肪醇聚氧乙烯醚（天津中和）、DF200消泡劑（PH7-8，廣東中聯(lián)邦）。 部分涂料組分的性能指標(biāo)如表1~3。

表1 松香的性能指標(biāo)

表2 PVB的性能指標(biāo)

表3 凹凸棒土的性能指標(biāo)

實(shí)驗(yàn)儀器：ZMD550實(shí)驗(yàn)室分散砂磨機(jī)、NDJ-5s旋轉(zhuǎn)粘度計、燒杯。

1.2 測量涂刷指數(shù)的步驟和計算方式

涂刷指數(shù)的測定步驟。將涂料稀釋到檢測波美度75 Be，置于直徑大于6 cm的燒杯中；將轉(zhuǎn)子保護(hù)架裝在旋轉(zhuǎn)粘度計上，調(diào)整好儀器水平，將配好的轉(zhuǎn)子旋入連接螺桿；恒溫結(jié)束后，測量并記錄涂料的溫度；將涂料充分?jǐn)嚢杈鶆蚝螅D(zhuǎn)升降旋鈕，直至液面標(biāo)志和液面相平為止，計時靜置2 min；選用合適的轉(zhuǎn)子，設(shè)定旋轉(zhuǎn)速度為6 r/min，靜置時間結(jié)束后開始測量，20 s后讀取粘度值，記為Φ1；復(fù)位后，設(shè)定轉(zhuǎn)速為60 r/min，測量并讀數(shù)，記為Φ2。

涂刷指數(shù)的計算方式：涂刷指數(shù)=Φ1/Φ2,重復(fù)測量多次取平均值。

1.3 涂料的制備

涂料的制備步驟：①粘結(jié)劑預(yù)處理：將松香、酚醛樹脂分別用工業(yè)乙醇溶解；②向不銹鋼分散罐中加入工業(yè)乙醇，開啟攪拌，依次加入懸浮劑凹凸棒土、鋰基膨潤土、PVB，1 500 r/min分散10 min后，依次添加松香、酚醛樹脂的乙醇預(yù)處理溶液以及有機(jī)硅表面活性劑、DF200消泡劑和脂肪醇聚氧乙烯醚等其他助劑，分散10 min后，加入325目M45、400目M45和325目石英，1 500 r/min分散25 min，制備結(jié)束。

表4 醇基涂料的工藝配方

1.4 實(shí)驗(yàn)設(shè)計

正交方案設(shè)計。其中凹凸棒土選取40、50兩個水平；鋰基膨潤土選取1、3兩個水平；PVB選取2.5、4兩個水平；酚醛樹脂選取2、5兩個水平；有機(jī)硅表面活性劑選取0、5兩個水平；脂肪醇聚氧乙烯醚選取0、35兩個水平。

正交因素的水平見表 5 ，采用L8（26）直交表，表頭設(shè)計見表6。

表5 正交因素水平表

表6 正交因素表頭

2 結(jié)果及分析討論

每個實(shí)驗(yàn)測了4組數(shù)據(jù)，取其平均值，測量結(jié)果如表7所示。

表7 實(shí)驗(yàn)測量數(shù)據(jù)

對表7的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行處理，得到涂刷指數(shù)累積分布圖和不同實(shí)驗(yàn)樣平均涂刷指數(shù)對比圖，如圖1、2所示。

由圖1和圖2可得，1#-8#8個實(shí)驗(yàn)樣的涂刷指數(shù)大小排序?yàn)椋?#＞5#＞8#＞6#＞2#＞1#＞3#＞4#；由圖上可知，5#-8#的涂刷指數(shù)顯著高于1#-4#，說明凹凸棒土對涂料的涂刷指數(shù)最為顯著。

圖1 涂刷指數(shù)累積分布圖

圖2 不同實(shí)驗(yàn)樣平均涂刷指數(shù)對比

表8 涂刷指數(shù)的均值響應(yīng)表

從圖3主效應(yīng)圖和表8均值響應(yīng)表中可以看出，對涂料涂刷指數(shù)影響的因素分別為凹凸棒土＞PVB＞有機(jī)硅表面活性劑＞酚醛樹脂＞脂肪醇聚氧乙烯醚＞鋰基膨潤土。由于凹凸棒土在涂料中攪拌分散后形成雜亂的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，網(wǎng)格束縛液體，使涂料體系的黏度增加，同時具有較好的觸變性，使得涂刷指數(shù)較好。

圖3 涂刷指數(shù)均值的主效應(yīng)圖

3 結(jié)語

對所配置的醇基涂料的涂刷性影響最大的是凹凸棒土，其次是PVB, 脂肪醇聚氧乙烯醚和鋰基膨潤土對涂料的涂刷性影響不是很大。在其他條件相同時，涂刷指數(shù)隨著凹凸棒土含量的增加而增大，呈正相關(guān)趨勢；涂刷指數(shù)隨著PVB含量的增大而減小，呈負(fù)相關(guān)趨勢。

[1] 孫銘遠(yuǎn),楊忠興等.新型鑄鋼醇基涂料的研究[J]. 遼寧工業(yè)大學(xué)學(xué)報, 2014, 34(1): 56-59.

[2] 陳曉霞,王力.鑄造用酚醛樹脂粘結(jié)劑研究的進(jìn)展[J]. 鑄造, 2005, 54(4): 320-323.

[3] 李國東,張毅.聚乙烯醇縮丁醛樹脂的研究與應(yīng)用[J]. 中國膠粘劑, 2006, 15(6): 27-31.

[4] 徐慶柏,吳杰,童樹明.鑄鐵用醇基涂料的配制[J]. 現(xiàn)代鑄鐵, 1999(2): 43-46.

[5] 賈永澤.鋰基膨潤土在醇基快干鋯英粉涂料中的應(yīng)用試驗(yàn)[J].鑄造設(shè)備研究, 2002(3).

[6] Temple C. Patton, Fundamentals of Paint Rheology[J]. Paint Technology, 1968, 40(522): 522-528.

[7] 李英民, 程寬中.鑄造涂料性能測試的研究[J]. 沈陽工業(yè)大學(xué)學(xué)報, 1992, 14(4): 9-20.

Study on infl uencing factors of brushability of alcohol - based coatings

CAO ShiJun,CHEN XueGeng
(Ningxia Kocel Chemicals Co., Ltd., Yinchuan 750021, Ningxia, China)

The contents of different materials to the alcohol-based brush coating were tested by orthogonal test. The effects of attapulgite, lithium bentonite, PVB, phenolic resin, 8030 substrate wetting agent and fatty alcohol polyoxyethylene ether on the brushing index was analyzed. It was important to further research of the coating brushing performance.

alcohol based paint; brushing index; PVB; attapulgite

TG221；

A；

1006-9658（2017）04-0038-03

10.3969/j.issn.1006-9658.2017.04.011

2017-03-15

稿件編號:1703-1698

曹世俊（1969—），男，工程師，主要從事鑄造工藝及材料的研究工作.