□ 曾凡輝1,2，周 偉1，王浩新1，張步峰1，邢國華1

(1.株洲時代新材料科技股份有限公司，湖南株洲 412007；2.湖南省腐蝕與防護學會，長沙 410082)

摘要:以丙烯酸樹脂為基料，制得了適合城軌車輛使用的聚氨酯半光漆。研究了不同丙烯酸樹脂、不 同CAB助劑、不同涂膜干燥方式及不同涂膜厚度對半光漆光澤穩定性的影響。通過SEM和IR等檢測手段 對涂料性能進行了表征。結果表明，當選用某高羥值樹脂和低羥值樹脂搭配使用時，半光漆具有較好的光 澤穩定性，當助劑CAB381和CAB551搭配使用時，此時消光粉有最佳的定向效果，當采用常溫晾1 h、60 ℃ 烘干1 h的干燥工藝及涂膜厚度控制在40～60 μm時，此時涂料光澤波動最小。

關鍵詞:聚氨酯半光漆； 光澤穩定性；城軌車輛

中圖分類號：TQ630.7+9 文獻標識碼：A 文章編號：1006-2556(2014)04-0033-04

0 前 言

近年來，我國城市軌道交通獲得長足發展，線路 長度、機車數量、客運數量等指標都有大幅增長，我 國已成為世界最大的城市軌道交通建設市場，經濟 穩定發展以及政府的大力支持，使得我國軌道交通 建設規模逐步擴大。未來5年我國軌道交通行業將迎 來建設高峰，城軌交通建設也從一線城市向二線城 市擴展。

城軌交通產業的高速發展，也為城軌交通車輛 用工業特種涂料的發展帶來機遇。城軌車輛用面漆 通常為丙烯酸聚氨酯半光漆，隨著人們對車輛的舒 適性提出越來越高的要求，要求城軌車輛用涂料也 必須具有很高的裝飾性，而通常丙烯酸聚氨酯半光 漆具有光澤度不穩定的特點，本文通過對丙烯酸聚 氨酯半光漆的光澤影響因素研究，提高了半光漆涂 膜光澤穩定性，制得了適合城軌車輛使用的聚氨酯半光漆。

1 試驗部分

1.1 主要原材料

丙烯酸樹脂，工業級，廣州聯潔；N3390固化劑， 工業級，德國拜耳；鈦白粉，工業級，美國杜邦；紫外 光吸收劑，工業級，瑞士汽巴；分散劑、流平劑，化學 純，德國畢克；消光粉，德國贏創德固賽；混合溶劑， 工業級，自配。

1.2 涂料的制造工藝

按配方量稱取各物料，分散均勻，研磨至細度 ≤20 μm；在制成的涂料中加入消光粉、其他剩余助 劑和適量的混合溶劑，分散均勻，調整黏度100～120 s(涂-4#杯)，過濾出料。所制得的涂料組分與固化劑組 分按一定的比例(質量比)配制，制板檢測性能。

1.3 主要性能測試方法

涂料按GB/T 1727的要求噴涂于試板上，按國標 GB/T 1748測試60 °的光澤度，其他性能檢測按相關 國標(GB)進行。

2 結果與討論

2.1 不同丙烯酸樹脂對涂料性能的影響

涂料的消光一般是通過消光粉來實現的，消光 粉在涂料中的穩定性是引起半光漆光澤波動的主要 因素[1-2]。

不同丙烯酸樹脂由于所含的活性官能團種類及 數量不一樣，對半光漆的光澤和色差穩定性有較大 影響，本研究選用不同羥基含量的丙烯酸樹脂制得 半光漆，考察不同施工黏度對半光漆光澤穩定性和 色差穩定性的影響，結果如表1所示。

從表1可知，樹脂A制得的半光漆的光澤穩定性 較差，而外觀良好，色差穩定性好；樹脂B性能正好相 反；而樹脂A和樹脂B混合后，其綜合性能良好。主要 是因為樹脂A是一種高羥值樹脂(110)，而樹脂B為一 種低羥值樹脂(60)，高羥值樹脂對顏料濕潤性能好， 產品色差穩定，但干燥速度較慢，易引起半光漆中消 光粉的移動，導致光澤不穩定，而低羥值的樹脂B性 能又正好相反，當將樹脂A和樹脂B按1∶1混合后，在 不同施工黏度下半光漆均有較好的光澤和色差穩定 性。

2.2 不同CAB助劑對涂膜光澤穩定性的影響 在半光漆中加入CAB(醋丁纖維素)助劑，能提高 體系的黏度，同時靠溶劑揮發能增加濕膜中紊流和 對流時對涂料中消光粉顏料運動的阻力，使消光粉 顏料有一定的運動自由度，有利于消光粉的排列取 向。

不同CAB樹脂由于丁酰基含量、黏度有很大的 不同，對半光漆的性能影響也有很大的差別。其對半 光漆性能影響如表2所示。

從表2可知，當兩種醋丁纖維素樹脂CAB381和 CAB551搭配使用時，半光漆有最好的綜合性能。主 要是因為CAB551樹脂是一類高丁?；看锥±w 維素，由于丁酰基極性低，其含量增大時，可使纖維 素鏈得以相間的散布，減少彼此之間的吸引力，涂膜 之間的內應力也相應減少，從而提高了涂料與底材 的附著力[3]。隨著丁?；吭黾?，CAB樹脂在有機 溶劑中的溶解度也增大，與其他樹脂的相容性變好。

所以CAB樹脂丁?；吭礁撸渑c底材的附著力、 與基料樹脂的相容性越好，但消光粉定向效果一般。 CAB381樹脂是一類中等丁?；看锥±w維素，綜 合性能較好，但在某些性能方面仍有一定的不足，須 和少量高丁酰基含量的CAB551樹脂搭配使用。經試 驗研究，當CAB381和CAB551按8∶1搭配使用時，半 光漆有最佳的綜合性能，此時消光粉有最佳的定向 效果，光澤穩定性好。

2.3 不同干燥方式對涂膜光澤度的影響

在涂料配方固定的條件下，考察涂料施工時不 同干燥方式對涂膜光澤的影響，結果如表3所示。

通過表3可知涂膜干燥方式不同時，其光澤有一 定波動，60 ℃直接烘干的樣板比在常溫下晾干24 h的 樣板光澤度要高5～7個百分點，而常溫晾干1 h后再 烘1 h的樣板光澤較穩定。產生這種結果的主要原因 是因為干燥方式的不同會影響涂料的固化速率和溶 劑的揮發速率，從而影響顏料沉降、消光粉的遷移(消 光粉密度較小，會逐漸向上遷移)。當采用晾干方式 時，消光粉充分向表面遷移，從而降低涂膜光澤度[4]， 同時由于消光粉的無序遷移，造成了光澤波動大。

若要將涂膜光澤控制在一個比較小的范圍內波 動，同時結合客戶的施工條件，確定當采用常溫晾1 h、60 ℃烘干1 h的干燥工藝時，涂膜光澤度具有好的 穩定性。

2.4 不同涂膜厚度對涂膜光澤度的影響

在涂料配方固定的條件下，采用常溫晾1 h、60 ℃烘干1 h的干燥工藝時，考察不同涂膜厚度對涂膜 光澤的影響，結果如表4所示。

通過表4可知，隨著涂膜厚度的增加，涂膜的光 澤也在逐步增加，但增幅有一個慢慢下降的趨勢，最 后趨于穩定，主要是由于涂膜越厚，涂膜外觀越平 整，越趨于鏡面，不利于對光線產生漫反射而消光。 結合具體的涂裝施工可知，當涂膜厚度控制在40～ 60 μm時，此時涂料光澤波動最小，該厚度也可滿足 涂料的防腐涂裝要求。

2.5 研制的聚氨酯半光漆性能表征

2.5.1 聚氨酯半光漆的SEM圖譜分析

聚氨酯半光漆的表面和截面SEM圖如圖1、圖2 所示。 由圖1可知，半光漆的表面比較粗糙，這樣有利于 光線在其表面形成漫反射，從而達到消光的效果[5]。由圖2可發現消光粉在涂膜中分布比較均勻，從而推斷 半光漆的光澤比較穩定。

由圖3可知，在2 200～ 2 300 cm-1沒有吸收峰， 說明丙烯酸樹脂和異氰酸酯固化劑固化后沒有殘 存的異氰酸根(—NCO)基團，交聯反應比較完全。在 1 728 cm-1位置存在一個非常強的吸收峰，為丙烯酸 樹脂交聯固化后形成的氨酯鍵(—NHCOO—)中的羰 基(—C=O)的伸縮振動吸收峰。2 960 cm-1處為甲基 (—CH3)的伸縮振動吸收峰，2 882 cm-1、2 874 cm-1為 亞甲基(—CH2—)的伸縮振動吸收峰。

3 結 語

當將高羥值樹脂和低羥值樹脂按1∶1混合后， 在不同施工黏度下半光漆均有較好的光澤和色差穩 定性；當助劑CAB381和CAB551按8∶1搭配使用時， 半光漆有最佳的綜合性能，此時消光粉有最佳的定 向效果；當采用常溫晾1 h、60 ℃烘干1 h的干燥工藝 及涂膜厚度控制在40～60 μm時，此時涂料光澤波動 最小。

參考文獻

[1] 樊新華,張憶,裴亞利.粒徑對二氧化硅消光粉應用性能 的影響[J].現代涂料與涂裝,2009,12(9):41-42

[2] 林曉峰.談談消光劑的選擇[J].涂料工業,1998,38(3):38- 40

[3] L. J. CALBO.涂料助劑大全[M].朱傳棨,段質美,王泳 厚,譯.上海:科學技術文獻出版社,2000:411,500

[4] 金超,李偉善,楊新宏.涂料消光原理及其應用[J].廣東化 工,2003,30(6):31-33

[5] V. V. GITE, P. P. MAHULIKAR, D. G. HUNDIWALE. Preparation and properties of polyurethane coatings based on acrylic polyols and trimer of isophorone diisocyanate[J]. Progress in Organic Coatings,2010, 68(4):307-312

收稿日期 2013-11-20