采用機械分散的水性醇酸涂料可與溶劑型涂料相媲美

　　當決定要研發(fā)水性醇酸樹脂技術時，其中一條技術路線是將高疏水性、高分子量、高黏度樹的脂分散到水中，而無需對醇酸進行任何親水性改性。期望用這些分散體能制備出能保留溶劑型醇酸涂料優(yōu)異的高光澤、附著力和各種抗性的水性醇酸涂料。整個工藝研究證明，機械分散可分散具有各種組成的未改性醇酸樹脂。配方研究表明，這些分散體可用來配制具備溶劑型醇酸樹脂性能的水性醇酸涂料，同時可降低VOC含量。

　　機械分散是一種連續(xù)的乳化工藝，在剪切力作用下，將經(jīng)過計量的醇酸樹脂流和經(jīng)過計量的水流混合，制備出具有規(guī)定質量的乳液。得到的分散體不含溶劑(生產(chǎn)中不添加溶劑)，固含量通常為50%～65%，黏度為500～5 000 mP · s，粒徑分布很窄，在100～300nm范圍內。圖5為工藝流程示意圖。該工藝特別適用于產(chǎn)品的快速周轉，調節(jié)方便、產(chǎn)量縮放十分經(jīng)濟(1～100kg/ min樹脂流速)。它只需極少甚至無需表面活性劑(0%～4%)，可分散各種酸值(2～30 mg KOH/g)、各種油度(短油、鏈終止型、中油和長油)、各種分子量(高達250 kg/mol)以及各種黏度(高達250.000 mP·s)的醇酸樹脂。短油和中油醇酸樹脂分散體的特性如表1所示。

　　上文提到的水性醇酸樹脂經(jīng)過改性后會降低涂層性能，但這種新型水性醇酸分散體與此不同，它的性能可以與市售溶劑型醇酸樹脂相媲美(圖6)。

　　對短油和中油醇酸樹脂分散體的試驗證明，它確實有效

　　為幫助了解水性醇酸涂料市場發(fā)展趨勢，在2011年開展了一項“市場之聲(VOM)”的研究。該研究的主要結論如下： 1)盡管當前水性醇酸樹脂技術存在不足，但配方設計者仍在采用;2)只要能消除在光澤、附著力和防腐性等方面的性能差異，絕大多數(shù)配方設計者還是會采用水性醇酸樹脂。

　　為證明最新分散體技術的實用性，對VOC為560 g/L的溶劑型短油醇酸樹脂與同種醇酸樹脂通過機械分散的分散體(VOC(< 5 g/L)接近零)性能進行了對比(表2)。將清漆刮涂在冷軋鋼板表面，干膜厚度(DFT)1 mil，在23 ˚C和相對濕度50%下固化14 d。14 d之后對光澤、附著力、硬度和耐MEK擦拭進行測量，結果見表3。鹽霧試驗200 h后的防腐性能如圖7所示?？汕宄闯?，這兩種樹脂的性能十分相似，但是與溶劑型醇酸涂料相比，水性醇酸涂料的防腐性能有所提高， VOC含量更低。

　　在假設得到證實后，下一步是為工業(yè)應用中的金屬防護研發(fā)一種優(yōu)異的醇酸樹脂。采用實驗設計(DoE)方法，同時對短油(SO)和中油(MO)醇酸樹脂進行研究。中油醇酸樹脂的最優(yōu)構成是通過改變油度、支化度、分子結構和羧酸含量進行DoE來決定(表4)。根據(jù)耐黃變性能、硬度、柔韌性、光澤、附著力、抗粘連性、抗劃痕性、流動性和流平性對涂料進行評估。根據(jù)上述結果，確定了具有最佳綜合涂料性能的中油醇酸樹脂，作為下一步研究的候選對象。

　　根據(jù)第一組DoE實驗中得出的結果，將實驗設計擴展至短油醇酸樹脂的坐標位置，假設短油醇酸樹脂能提高防腐性能。為探討多元醇的類型、脂肪酸的類型和芳香酸的類型對清漆性能的影響，在Box-Behnken實驗設計中安排了三變量，三水平的格式(圖 8)^[4] 。根據(jù)耐黃變性能、硬度、柔韌性、光澤、耐化學性、附著力和防腐性能，對涂料進行評估?；谏鲜鼋Y果，將中油度和短油度試樣的量進行放大，并對其進行分散，進行其他一些涂料配方的研究工作。