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汕頭市機床波紋漆的研究

0 引言

波紋漆是一種美術涂料。zui初的波紋漆是采用硝化棉為原料制備的溶劑型涂料。近年來，隨著涂料的發展，已經有波紋漆的報［1-3］。在我們之前的工作中［4-5］，采用雙組分環氧乳液為底漆，含氟丙烯酸乳液、硅丙乳液或丙烯酸乳液為面漆制備了波紋漆。但環氧乳液和固化劑配制的雙組分環氧乳液底漆，乳液和固化劑要按比例混合使用，而且添加固化劑后的底漆必須在5~8 h 內用完，使施工時間受到限制。在本實驗中，我們對環氧底漆進行了替代，制備了一種由彈性乳液為底漆，丙烯酸乳液為面漆的波紋漆。對影響裂紋圖案的因素進行了研究，并將彈性乳液制備的裂紋圖案與環氧乳液底漆和硝基漆制備的裂紋圖案進行了對比。對涂料的綜合性能，如附著力、耐水性、耐擦洗性等進行了檢測，檢測結果表明，該波紋涂料能夠滿足實際應用的要求。

1 波紋漆實驗部分

1.1 原材料

鈦粉：R900，美國杜邦（DuPont）公司；水性漿：昆山市世名科技開發有限公司；潤濕/ 分散劑：P-01、消泡劑：SP-01、增稠劑：TT-936，山東聊城市魯工涂料助劑有限公司；丙二醇：分析純，天津福晨化學試劑廠；多功能助劑：AMP-95，陶氏化學；環氧乳液：EP-20、環氧乳液固化劑：AB-HGA，浙江安邦新材料有限公司；去離子水：聊城大學化學化工學院。

1.2 儀器與設備

實驗室多功能分散機：KSL-4002L、刮板細度計：0~150 μm、線棒涂布器：QXD，天津精科材料試驗機廠；涂膜制備器（分別為50 μm、100 μm、150 μm、200 μm）：SZQ、耐洗刷性測定儀：QFS，天津永利達材料試驗機有限公司；數碼相機：S5，佳能有限公司；電子天平：EBL200，日本島津（Shimadzu）；托盤天平：ZYT2-500，北京中西遠大科技有限公司。

1.3 波紋漆的制備

波漆分為底漆和面漆兩部分，其中底漆采用彈性乳液制備，必要時添加少量漿或增稠劑；按表1 配方將漿和丙烯酸乳液、多功能助劑、增稠劑以400 r/min 轉速，在分散機中混合均勻，即制得波紋面漆。白波紋漆采用自制的白漿，其制備過程如下：將水、助溶劑于300 r/min 轉速下，在分散機中預混合，然后加入分散劑和消泡劑，并持續攪拌約15 min。然后，在300 r/min 轉速下緩緩加入鈦粉，攪拌速度提高到1 500 r/min，再分散30 min 左右。當用刮板細度計檢驗分散體混合物的細度<60 μm 時，即制得白漿。

表1 波紋面漆的配方

1.4 波紋漆的涂裝方法

波紋底漆采用刷涂或濕膜制備器涂裝。涂膜厚度由濕膜制備器與底材間的縫隙控制。涂料涂裝后，得到厚度的平整濕膜，然后在室溫或烘烤下干燥成膜。根據所需的膜厚，選擇不同型號的濕膜制備器進行涂裝，涂裝完畢后，底漆烘干至表干。之后，將面漆涂裝到底漆上，并于室溫下進行干燥。在面漆干燥過程中，就會形成波紋圖案。

2 結果與討論

2.1 波紋底漆和環氧底漆的波紋圖案比較

波紋是面漆干燥過程中產生收縮形成的。波紋產生的影響因素包括收縮所產生拉應力的大小、面漆的拉伸強度和底漆的柔韌性。由于乳液成膜后的柔韌性和環氧乳液成膜后的不同，使得兩者形成的波紋圖案有一定差異。乳液成膜后可一直保持良好的柔韌性，而環氧乳液涂膜的柔韌性僅能保持8 h 左右。這就使得乳液制備的底漆施工時間長，基本不受限制，而采用環氧乳液制備的底漆在成膜后8 h 內可以形成合適的波紋圖案，8 h 后就很難形成合適的波紋。實驗中對相同的玻璃底板涂裝環氧乳液底漆和彈性底漆，在底漆成膜后6 h、12 h、24 h、36 h、48 h5 個時間段同時涂裝丙烯酸面漆。

結果發現：在波紋底漆上各時間段均可以形成很好的波紋圖案，而且波紋圖案的紋理大小基本不隨時間變化（圖1a）。而在環氧乳液底漆上，隨著時間的推移，波紋圖案的紋理逐漸變得密集，在48 h 后有時不形成波紋，有時形成紋理特別密集的微小裂紋（圖1b、c）。這是由于彈性底漆能在很長的時間內保持柔韌性，而環氧乳液底漆只能在較短的時間內保持柔韌性，在成膜48 h后柔韌性基本喪失。柔韌性好的底漆有利于開裂，而柔韌性差的底漆不利于開裂。由圖1 可見：彈性底漆在各時間段形成的波紋圖案基本不變；環氧底漆在晚期形成的波紋圖案很密集，不如早期形成的波紋圖案清晰。

a—底漆各時間段的波紋圖案；b—環氧底漆成膜6 h 后的波紋圖案；c—環氧底漆成膜48 h 后的波紋圖案

圖1 彈性底漆和環氧底漆的裂紋圖案比較

2.2 彈性底漆和硝基波紋漆的波紋圖案比較

底漆和硝基波紋漆的波紋圖案比較見圖2。

a—底漆的波紋圖案；b—硝基波紋漆的波紋圖案

圖2 底漆和硝基波紋漆的波紋圖案比較

由圖2 可見：底漆形成的波紋邊緣整齊，紋理平直，基本上每條波紋都與其它波紋相交。而硝基波紋漆的紋理曲折，一部分波紋還沒有與其它波紋相交就停止了生長，沒有充分延伸。

2.3 環境溫度與通風對波紋漆形成的影響

實驗中對涂膜在10℃、15℃、25℃和35℃進行干燥的情況進行了研究。在室溫為10℃時，涂料涂裝后能形成很好的波紋圖案。而在35℃的環境溫度中涂料涂裝后基本不開裂，只有在采用電風扇適量通風后才可以形成較理想的波紋圖案。這是由于在較低的溫度下，形成的涂膜較脆，所以易于開波紋。而溫度較高時，涂膜的柔韌性增加，不易開裂。而通風可加速水分揮發，降低涂膜溫度，同時也會使涂膜收縮的速度加劇，因而在通風的情況下也容易開波紋。

2.4 不同底材的涂裝效果與應用實例

波紋漆涂裝在金屬板底材后，形成的小波紋具有波紋金屬的效果，因此金屬涂裝波紋漆后可替代波紋金屬，用于裝飾和裝修之中。當波紋漆涂裝在機械板上時產生的波紋圖案也可用于裝飾、裝修之中，而且波紋圖案與宋代冰裂紋瓷器的圖案非常接近。波紋漆涂裝于機械、機床、設備、機器、五金鋼鐵等地方，可產生很好的裝飾效果。

3 波紋漆涂膜性能

按照GB/T 9286—1998《漆和清漆 漆膜的劃格試驗》，GB/T 9755、GB 9756—2001《合成樹脂乳液涂料標準》對金屬板上涂膜的主要性能指標進行測試，結果見表2。

表2 波紋漆的性能指標

由表2 可見：乳液底漆對底材和面漆都有很好的附著力，能滿足實際應用要求。該波紋涂料的耐水性、耐堿性和耐擦洗性優異，具有良好的實際應用性能。

4 結語

在實驗中，采用彈性乳液替代環氧乳液制備了一種產生波紋效果的油性波紋漆，與原來采用環氧乳液底漆制備波紋漆相比，施工時間更長；與硝基波紋漆的圖案相比，乳液底漆產生的波紋邊緣整齊，紋理平直。對涂膜的綜合性能進行了測試，結果表明，該波紋漆附著力良好，耐水性、耐堿性、耐擦洗性優，具有良好的實際應用性能。

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