熱塑性丙烯酯系清漆

上海徐工涂料技術有限公司 徐國興

作為涂料，都有一個共同的目的，就是使被涂復物體具有美觀的外表和抗受外力侵害的保護作用；暫時性的保護與上光可以應用上光蠟涂布在漆膜上，再經摩擦產生光澤，可使汽車、摩托車、自行車、家具、地板更為光亮美觀，并不被風雨侵蝕，耐受輕度擦傷。作為永久性的保護與光亮層則是罩光清漆的特定功能。它們比上光蠟更為堅韌、耐久，能抵御機械磨損，也具有透明而高光澤的表面，能使被復物體光彩奪目。除在車輛、家具、地板上施用之外，還用于人造革、塑料鞋、惠山泥人等輕工、日用品上。罩光，清漆可直接涂刷木質家具、地板，更多的是作為最后一度涂層使用，保護了底漆和中間層，增加了表面光澤度，延長了漆層的使用壽命。也可噴涂于拋光的有色金屬表面作保光防蝕涂層。

罩光清漆的品種繁多，其中以丙烯酸酯系發展較快。這是因為聚丙烯酸酯具有優良的保光、保色性，色淺而光亮度豐滿，特別是其卓越的耐曬、耐老化性能，尤其適宜作罩光之用。再就是丙烯酸醋類的共聚單體品種眾多，通過適當選擇組份，加入其他乙烯基共聚物，調整他們的配比和變換聚合工藝，可以制得不向性質的樹脂，滿足各種特殊要求的用途。茲將作者實驗經驗介紹于后。

一、共聚單體的選擇

共聚單體決定共聚樹脂的綜合性能。要獲得高光亮度的罩光清漆，一般說來要使用高折光率的聚合物，但他妒的玻璃化溫度(tg），也較高，質地較硬，形成漆膜容易脆裂，附著力也不好。所以必須選用幾種共聚單體配合共聚，以獲取理想的漆膜性能。下面列舉部分常用單體的聚合物性能，供選定配方時參考。

表1 共聚單體的均聚物性能

二、共聚配方組分的選定

共聚單體必須剛柔相濟，其間所肖比例尤須搭配適當，以制取不同要求的共聚樹脂，形成的漆膜要求對光澤、硬度、柔韌性、附著力、抗沖擊，耐水性、耐寒性，耐熱性（不發粘）、耐汽油性等進行，吊評考察，根據用途重點要求作承點檢驗，決定其最佳之配方比例。

漆膜表現出來的物理性能是共聚物組份間物理性能的綜合性結果。共聚樹脂的物性與組份比例之間有密切的因果關系。我們可以共聚物的玻璃化溫度隨其各個單體均聚物的玻璃化溫度而變動的綜合效應為例，從預期的結果推導共聚物應有的組成，也可以從組成推算出共聚物的最后性質。

根據共聚物絕對溫度計量的玻璃化溫度推導經驗式：

我們計算出粗略的各種丙烯酸酯組成配方的漆膜的玻璃化溫度，如表2。而其漆膜的最低形成溫度(MFT)比其tg約低3～13℃。

表2 共聚樹脂tg與組份關系

玻璃化溫度高的共聚物提供堅硬而少彈性的漆膜，反之，玻璃化溫度過低容易磨損并沾染塵污。如衷中所列配方，我們可以選擇Tg為16.4℃和19℃的A-4和I-4為室外耐候有光亮涂層的基料，耐水，耐曬。可選D—4作為室內有光涂料的基料，價廉。為了適應大生產成本和原材料供應來源關系，還要考慮代用，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，當然要將配方比例重新調整，并考慮到對用途要求是否適合。

三、共聚工藝和配方操作

丙烯酸酯系罩光清漆有溶液型和乳液型兩大類。溶液型在涂裝后有機溶劑揮發，留下共聚樹脂能形1j宅高度有光的涂層，但有溶劑污染環境；乳液型以水為分散劑，有機溶劑用量極少，但水揮發后膠束凝集形成的漆膜表而平整光亮程度不及溶液型，配方巾還加有許多吸潮性增稠劑、分散劑、乳化劑、引發劑等，多少影響一些漆膜耐水耐久性能。所以要從多方面從長考慮。現將共聚工藝分述如后。

1．溶液型 以PVC丙烯酸共聚為例。

配方：氯醋樹脂(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、過氧化二苯甲酰2.3、環己酮300、醋酸丁酯300。

操作：先將溶劑入釜，邊攪拌邊加入氯醋樹脂，溶解后升溫至90℃，加入全部單體的1/2和引發劑的1/2，保持90℃攪拌2小時后，加入余下的單體和引發劑，升溫95～100℃，保持反應8小時，然后冷卻至30℃以下，過濾出料。

此PVC罩光清漆可作PVC涼鞋的表面上光，也可用于人造革的表面上光，紙張上光；加入白炭黑(輕質Si02)作人造革表面消光涂層，加入銅粉或鋁粉對PVC制品進行描金銀涂飾，或摻入PVC模塑料加工制作涼鞋。

如作為織物絲網印花方面用，可選用柔性的純丙烯韜隙系組份作基料、粘結劑。

2．乳液型 以純丙烯酸酯系為例：配方參考前表A-4、I-4。單體總熏量為100份，可加入引發劑過硫酸鉀1份，乳化劑十二烷楚硫酸鈉1份和壬基苯酚聚氧乙烯醚(TX-10) 2份。聚合工藝是在80～85℃的水中，連續滴加混合單體和引發劑溶液，滴加完畢，保溫反應2小時左右，然后冷至40℃以下； 用氨水中和至pH；島一8.5，過濾出料，得到固含量42～46%的乳液。先在反應釜內加入混合單體總量的1/,3，引發劑的1/3，進行預聚合形成乳膠束種子，則以后連續滴加時反應更為均勻、溫和。

其他苯—丙、乙—丙等乳液制備工藝仿此。

乳液型的涂層光亮度約80%左右，較次于溶液型，由于涂膜形成過程中樹脂分散成溶膠粒子的溶合作用不如溶液型樹脂溶解成分子粒子融合后致衡無孔隙，得到的?膜表面平整度影響到反射光的均勻一致性。據經驗得知，乳液溶膠粒徑越小越均勻，成膜后的光澤越高。乳液型罩光清漆應當在工藝上設法予以滿足。

我們可以采用分批滴加的操作，增加乳化劑的用量（但過多使穩定性和流平性受影響），采用陰離子型、非離子型混合乳化劑，使得聚合物分子量低一些，不產生凝膠粒子而粒徑均勻，這樣可產生光澤度高的漆膜。利用超細膠粒乳液可用來封閉水泥、灰漿和木材。

為了形成更均勻平整的漆膜，降低成膜溫度，配方中還應適量添加成膜助劑，如乙二醇，丁醚、丙二醇丁醚、乙二醇、丙二醇、苯甲醇等，用量上限為樹脂的8%，過多容易減低涂料貯存穩定性，下限為2%，過少使漆膜在低溫時不能成膜而不牢固。必要時為防止起泡，加入有機硅消泡劑，為防止流掛，可加入增稠劑，如苯乙烯／順?共聚物鈉鹽、MAA銨鹽等，提高韌性可添加增塑劑，乙丁酸纖維素輔助基料等。

此類乳膠液可作塑料、紙張的上光劑，織物和襯里的挺刮劑，加入著色顏料漿后，可作建筑內外墻涂料，按顏料比例，制出有光、半光、無光漆。

3．高耐磨性夾芯乳液型

為了平衡柔性樹脂與硬性樹脂各方面的長處和缺點，一組配方不能全面顧到，可以采用二步法乳液聚合工藝，分為核心單體與外殼單體兩個不同性質的組分配比，進行先后交叉乳液聚合，制成內柔外剛的乳膠顆粒，使制成的漆料有高耐磨性和好的貯藏穩定性，等特異性質，其配套紐份比例舉例如表3。此工藝手續稍繁，只有在特殊要求時使用之。

4，水性溶膠型 乳膠液一般呈乳白色，膠粒大小多在1微米以上。將樹脂分散到0.1-1微米的顆粒時，則呈藍白色乳液，顆粒直徑達0.05～0.1微米即呈半透明灰色液體。被有機溶劑所分散的叫有機溶膠，充增塑劑中的叫， 塑性溶膠，這些都早巳商1鼠化。在水中分散的叫水性溶膠，則是水性涂料中七十年代末新上市的品種。制法是采用特殊設計的工藝將共聚單體在適當酌非離子型強力表面活性，劑和水介質中，受強大外力機械作用下聚合成小于0.1微米的分散溶膠。其含量是可達60%，而粘度仍很低，涂層厚實，耐磨性好，可供拋光金屬罩光防蝕用。上海振華造漆廠近年已推向工業化，供應市場，填補了國內空白。

以上介紹的都是熱塑性丙烯酸酯系配方。在此基礎上加入少量帶有可以交聯活性基團的單體，如丙烯酰胺與甲醛反應生成的帶N-CH2OH基團的可共聚物，及丙烯酸羥乙基或羥丙基酯等，這樣生成的共聚樹脂即可在烘烤溫度下進行交聯固化，成為熱i雖性丙烯酸酯系涂層，不但縮短施工工時，還大大提高漆膜的堅韌耐磨耗程度，廣泛用于汽車，機械工業和皮革上光。這類涂料已超越本文的熱塑性范圍，將另文介紹。