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热塑性丙烯酯系清漆
上海徐工涂料技术有限公司 徐国兴
作为涂料，都有一个共同的目的，就是使被涂复物体具有美观的外表和抗受外力侵害的保护作用；暂时性的保护与上光可以应用上光蜡涂布在漆膜上，再经摩擦产生光泽，可使汽车、摩托车、自行车、家具、地板更为光亮美观，并不被风雨侵蚀，耐受轻度擦伤。作为永久性的保护与光亮层则是罩光清漆的特定功能。它们比上光蜡更为坚韧、耐久，能抵御机械磨损，也具有透明而高光泽的表面，能使被复物体光彩夺目。除在车辆、家具、地板上施用之外，还用于人造革、塑料鞋、惠山泥人等轻工、日用品上。罩光，清漆可直接涂刷木质家具、地板，更多的是作为最后一度涂层使用，保护了底漆和中间层，增加了表面光泽度，延长了漆层的使用寿命。也可喷涂于抛光的有色金属表面作保光防蚀涂层。
罩光清漆的品种繁多，其中以丙烯酸酯系发展较快。这是因为聚丙烯酸酯具有优良的保光、保色性，色浅而光亮度丰满，特别是其卓越的耐晒、耐老化性能，尤其适宜作罩光之用。再就是丙烯酸醋类的共聚单体品种众多，通过适当选择组份，加入其他乙烯基共聚物，调整他们的配比和变换聚合工艺，可以制得不向性质的树脂，满足各种特殊要求的用途。兹将作者实验经验介绍于后。
一、共聚单体的选择
共聚单体决定共聚树脂的综合性能。要获得高光亮度的罩光清漆，一般说来要使用高折光率的聚合物，但他妒的玻璃化温度(tg），也较高，质地较硬，形成漆膜容易脆裂，附着力也不好。所以必须选用几种共聚单体配合共聚，以获取理想的漆膜性能。下面列举部分常用单体的聚合物性能，供选定配方时参考。
表1 共聚单体的均聚物性能
二、共聚配方组分的选定
共聚单体必须刚柔相济，其间所肖比例尤须搭配适当，以制取不同要求的共聚树脂，形成的漆膜要求对光泽、硬度、柔韧性、附着力、抗冲击，耐水性、耐寒性，耐热性（不发粘）、耐汽油性等进行，吊评考察，根据用途重点要求作承点检验，决定其最佳之配方比例。
漆膜表现出来的物理性能是共聚物组份间物理性能的综合性结果。共聚树脂的物性与组份比例之间有密切的因果关系。我们可以共聚物的玻璃化温度随其各个单体均聚物的玻璃化温度而变动的综合效应为例，从预期的结果推导共聚物应有的组成，也可以从组成推算出共聚物的最后性质。
根据共聚物绝对温度计量的玻璃化温度推导经验式：
我们计算出粗略的各种丙烯酸酯组成配方的漆膜的玻璃化温度，如表2。而其漆膜的最低形成温度(MFT)比其tg约低3～13℃。
表2 共聚树脂tg与组份关系
玻璃化温度高的共聚物提供坚硬而少弹性的漆膜，反之，玻璃化温度过低容易磨损并沾染尘污。如衷中所列配方，我们可以选择Tg为16.4℃和19℃的A-4和I-4为室外耐候有光亮涂层的基料，耐水，耐晒。可选D—4作为室内有光涂料的基料，价廉。为了适应大生产成本和原材料供应来源关系，还要考虑代用，如通常也用丙烯酸代替甲基丙烯酸，丙烯酸丁酯代替甲基丙烯酸丁酯，醋酸乙烯代替苯乙烯等，当然要将配方比例重新调整，并考虑到对用途要求是否适合。
三、共聚工艺和配方操作
丙烯酸酯系罩光清漆有溶液型和乳液型两大类。溶液型在涂装后有机溶剂挥发，留下共聚树脂能形1j宅高度有光的涂层，但有溶剂污染环境；乳液型以水为分散剂，有机溶剂用量极少，但水挥发后胶束凝集形成的漆膜表而平整光亮程度不及溶液型，配方巾还加有许多吸潮性增稠剂、分散剂、乳化剂、引发剂等，多少影响一些漆膜耐水耐久性能。所以要从多方面从长考虑。现将共聚工艺分述如后。
1．溶液型 以PVC丙烯酸共聚为例。
配方：氯醋树脂(VC/VAc=87：13)150、丙烯酸丁酯5.8、甲基丙烯酸甲酯160，丙烯酸6.6、苯乙烯12.6、丙烯腈15、过氧化二苯甲酰2.3、环己酮300、醋酸丁酯300。
操作：先将溶剂入釜，边搅拌边加入氯醋树脂，溶解后升温至90℃，加入全部单体的1/2和引发剂的1/2，保持90℃搅拌2小时后，加入余下的单体和引发剂，升温95～100℃，保持反应8小时，然后冷却至30℃以下，过滤出料。
此PVC罩光清漆可作PVC凉鞋的表面上光，也可用于人造革的表面上光，纸张上光；加入白炭黑(轻质Si02)作人造革表面消光涂层，加入铜粉或铝粉对PVC制品进行描金银涂饰，或掺入PVC模塑料加工制作凉鞋。
如作为织物丝网印花方面用，可选用柔性的纯丙烯韬隙系组份作基料、粘结剂。
2．乳液型 以纯丙烯酸酯系为例：配方参考前表A-4、I-4。单体总熏量为100份，可加入引发剂过硫酸钾1份，乳化剂十二烷楚硫酸钠1份和壬基苯酚聚氧乙烯醚(TX-10) 2份。聚合工艺是在80～85℃的水中，连续滴加混合单体和引发剂溶液，滴加完毕，保温反应2小时左右，然后冷至40℃以下； 用氨水中和至pH；岛一8.5，过滤出料，得到固含量42～46%的乳液。先在反应釜内加入混合单体总量的1/,3，引发剂的1/3，进行预聚合形成乳胶束种子，则以后连续滴加时反应更为均匀、温和。
其他苯—丙、乙—丙等乳液制备工艺仿此。
乳液型的涂层光亮度约80%左右，较次于溶液型，由于涂膜形成过程中树脂分散成溶胶粒子的溶合作用不如溶液型树脂溶解成分子粒子融合后致衡无孔隙，得到的?膜表面平整度影响到反射光的均匀一致性。据经验得知，乳液溶胶粒径越小越均匀，成膜后的光泽越高。乳液型罩光清漆应当在工艺上设法予以满足。
我们可以采用分批滴加的操作，增加乳化剂的用量（但过多使稳定性和流平性受影响），采用阴离子型、非离子型混合乳化剂，使得聚合物分子量低一些，不产生凝胶粒子而粒径均匀，这样可产生光泽度高的漆膜。利用超细胶粒乳液可用来封闭水泥、灰浆和木材。
为了形成更均匀平整的漆膜，降低成膜温度，配方中还应适量添加成膜助剂，如乙二醇，丁醚、丙二醇丁醚、乙二醇、丙二醇、苯甲醇等，用量上限为树脂的8%，过多容易减低涂料贮存稳定性，下限为2%，过少使漆膜在低温时不能成膜而不牢固。必要时为防止起泡，加入有机硅消泡剂，为防止流挂，可加入增稠剂，如苯乙烯／顺?共聚物钠盐、MAA铵盐等，提高韧性可添加增塑剂，乙丁酸纤维素辅助基料等。
此类乳胶液可作塑料、纸张的上光剂，织物和衬里的挺刮剂，加入着色颜料浆后，可作建筑内外墙涂料，按颜料比例，制出有光、半光、无光漆。
3．高耐磨性夹芯乳液型
为了平衡柔性树脂与硬性树脂各方面的长处和缺点，一组配方不能全面顾到，可以采用二步法乳液聚合工艺，分为核心单体与外壳单体两个不同性质的组分配比，进行先后交叉乳液聚合，制成内柔外刚的乳胶颗粒，使制成的漆料有高耐磨性和好的贮藏稳定性，等特异性质，其配套纽份比例举例如表3。此工艺手续稍繁，只有在特殊要求时使用之。
4，水性溶胶型 乳胶液一般呈乳白色，胶粒大小多在1微米以上。将树脂分散到0.1-1微米的颗粒时，则呈蓝白色乳液，颗粒直径达0.05～0.1微米即呈半透明灰色液体。被有机溶剂所分散的叫有机溶胶，充增塑剂中的叫， 塑性溶胶，这些都早巳商1鼠化。在水中分散的叫水性溶胶，则是水性涂料中七十年代末新上市的品种。制法是采用特殊设计的工艺将共聚单体在适当酌非离子型强力表面活性，剂和水介质中，受强大外力机械作用下聚合成小于0.1微米的分散溶胶。其含量是可达60%，而粘度仍很低，涂层厚实，耐磨性好，可供抛光金属罩光防蚀用。上海振华造漆厂近年已推向工业化，供应市场，填补了国内空白。
以上介绍的都是热塑性丙烯酸酯系配方。在此基础上加入少量带有可以交联活性基团的单体，如丙烯酰胺与甲醛反应生成的带N-CH2OH基团的可共聚物，及丙烯酸羟乙基或羟丙基酯等，这样生成的共聚树脂即可在烘烤温度下进行交联固化，成为热i虽性丙烯酸酯系涂层，不但缩短施工工时，还大大提高漆膜的坚韧耐磨耗程度，广泛用于汽车，机械工业和皮革上光。这类涂料已超越本文的热塑性范围，将另文介绍。
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