1、家電聚酯卷材涂料的研制1 前言 彩色涂層鋼板是以鍍鋅 ( 或鍍鋅鋁 ) 鋼卷、冷軋 鋼卷或鋁卷為基材，金屬表面經預處理后得到化學 轉化膜，再涂上各種有機涂料的一種新型材料。它 是一種復合材料，既有金屬的機械強度和易成型性 能，又具備有機材料的裝飾性和耐腐蝕性等優點。 卷材涂料的種類很多，主要有聚酯、環氧、聚偏二氟 乙烯、乙烯基塑料、有機硅 PE 、丙烯酸 ( 溶劑性或水 性 ) 及粉末 PE 等，前聚酯涂料占總的卷材涂料量的 60 以上。 彩色涂層鋼板應用范圍很廣，主要使用于兩個領域，即建筑及家電，其中建筑構件消耗量最大，而家電卷材使用的比例正逐年提高。建筑用彩色卷材要求能承受陽光、雨水、酸雨

2、、冷凝水等的侵蝕，須具有突出的戶外耐久性，同時，要求漆膜體現優異的加工成型性能。而家電板的外觀要求高、漆膜 T 彎 0 1T 、硬度達到 1 2H ，同時具有較好的防腐性能。 據統計，歐洲彩涂鋼板在家電行業的使用量逐年增加，家電彩涂鋼板占總彩涂鋼板用量近 9-10 。不同地區消費的產品對彩涂板要求不同，如亞洲地區冰箱側板常采用高光澤淺色板，面板采用高光澤 PCM 板或 VCM 覆膜板，而歐美大部分采用的是低光 PCM 彩板或壓花板。這樣，既可增強鋼板的強度，又可遮蓋鋼板的表面缺陷。隨著彩涂鋼板被家電企業所接受，對涂層的要求越來越高，特別是對 T 彎要求更高，要求 T 彎由原 2 3T 提高到

3、0 1T ，且無裂紋。 本文通過面漆用聚酯樹脂的合成與研究，在樹脂中引入 BEPD ，從而達到改善 T 彎的要求，并達到綜合的性能要求，本文采用聚氨酯底漆作為配套的底漆。 2 實驗部分 聚酯卷材面漆主要成膜物質是聚酯樹脂，聚酯樹脂的性能直接影響到聚酯漆的性能。本文的要點是合成高性能的聚酯樹脂，并通過合理的配方設計，達到家電用卷材面漆的要求。 2 1 主要原料 2 丁基 2 乙基 1 3 丙二醇 (BEPD) ，進口；新戊二醇 (NPG) ，進口；各種多元酸，進口；溶劑、助劑、耐溫顏料等等。 2 2 聚酯樹脂的合成 聚酯樹脂是由多元醇與多元酸在催化劑的存在下加熱反應脫水，最終得到所需的高分子聚酯

4、樹脂。其反應式如下： 卷材用聚酯樹脂必須滿足卷材高速涂裝的要求，即在極短的 15 25s 內固化，并能承受過烘烤對漆膜及色差的影響，表現出良好的柔韌性和硬度的平衡。 本文通過不同的多元酸、多元醇組合及配方設計，并經制漆后，測試漆膜的機械性能和防腐蝕性，最終 T 彎達到 0 1T 、硬度為 1 2H 的各色性能俱佳的聚酯卷材面漆，并且無明顯裂縫。按不同 NPG BEPD 的比例和多元酸組成 6 種配方進行了樹脂合成，其組成 ( 以 mol 計 ) 見表 1 ，聚酯的物理指標見表 2 。 表 1 表 2 2 3 涂料配制 聚酯卷材涂料面漆的主要成膜物質為專用的聚酯樹脂和： HMMM 氨基樹脂，其反

5、應式如下： 其中： R H, 烷基， R '聚酯樹脂分子 在高溫及催化劑的存在下，上述反應要求很快發生，以便加速達到完全固化的目的，但同時也存在氨基樹月旨自身的縮聚反應。 設計配方時，應考慮卷材高速涂裝時所需要的快速固化和高剪切力對流平影響等因素，必須選擇正確的氨基比、合適的溶劑、適當的固化促進劑以及其它添加劑，以達到卷材涂裝的工藝要求。由于彩涂鋼板需高溫烘烤，并且要求相當高的色差要求，所以除了對成膜物質耐黃變要求外，在很大程度上受顏料的影響，所以選擇顏料時，必須考慮顏料的耐溫性、遮蓋力和防腐性等問題。 上述合成的樹脂按表 3 組成配制成涂料 ( 以白色涂料為例 ) 。 表 32 3

6、1 制漆工藝 制漆的工藝流程如下： 2 3 2 樣板的制備 本產品制備樣板的基材是電涂鋅板，經表面處理后，涂上我廠生產的專用聚酯家電底漆，然后再涂由樹脂 1 至樹脂 6 所配制的聚酯卷材面漆，經 25s 的烘烤固化，使樣板的 PMT 達到為 232 241 ，然后測試其性能。 2 3 3 漆膜性能對比 對上述方法制備的樣板；測試其性能指標，數據如表 4 所示。 表 4- 2 3 4 老化試驗測試 從表 4 的數據可知，樹脂 6 所配制的聚酯卷材涂料漆膜物理指標達到或超過了家電用彩鋼板的要求；對其樣板進行 500h 鹽霧測試，未產生氣泡銹蝕。 3 結果與討論 聚酯樹脂是家電卷材涂料常用的基料，我

7、們可利用聚酯樹脂中各種多元酸和多元醇的組成和比例不同，制得性能各異的符合各種卷材要求的聚酯樹脂。本文在聚酯樹脂中引入 BEPD 的特殊烴基側鏈結構，通過對聚酯樹脂組成物的調整，不僅降低了聚酯樹脂的粘度，且達到了漆膜柔韌性和硬度的平衡，并保持優異的防腐蝕性能。 3 1 BEPD 與 NPG 不同比例對樹脂粘度的影響 從表 2 的數據可以看出，隨著 BEPD 在聚酯樹脂中的對 NPG 比例的提高，其樹脂在溶劑中的粘度呈很明顯下降趨勢，因而使配制高固體的聚酯卷材涂料面漆成為可能，這同樣對研制罐聽涂料具有很好的使用價值。當用 BEPD 部分替代樹脂中的 NPG 時，樹脂中引進了長鏈的側鏈結構，從而使樹

8、脂的溶解范圍變寬，與烴類溶劑的相容性較好，在減少含氧的醚類溶劑的情況下，樹脂也不會產生結晶而析出。通過高固體低粘度樹脂的合成，保證了漆膜的豐滿度和光澤，從而達到了家電板所需要的外觀。 3 2 BEPD 的引入對耐溶劑性能的影響 卷材涂裝要求漆膜迅速固化 ( 約 25s 左右， PMT224 241 ) ，所以必須考慮其固化速度。由表 4 的耐甲乙酮 100 次來回擦拭的性能中看出，除樹脂 2 外，其余樹脂的漆膜均通過了 MEKl00 次擦拭。而樹脂 2 僅是在樹脂 1 的基礎上增加一部分的己二酸，與樹脂 6 相比較，樹脂 6 是用 25 的 BEPD 代替了 NPG ，其耐溶劑性就通過了 10

9、0 次。從本文的研究發現，當 BEPD Nt 的比例為 0 25 0 75 時，并且加入一定過量的直鏈脂肪族的多元酸改性，漆膜的綜合性能得到了不同程度的提高，達到了柔韌性與硬度的平衡，并且不影響漆膜的固化速度。 3 3 BEPD 與 NPG 不同比例對產品柔韌性的影響 從表 4 的 T 彎指標發現，在樹脂中隨著 BEPD 含量的提高，漆膜的柔韌性有相應的提高，當 BEPD NPG 比例為 0 6 0 4 時， T 彎也能提高到 1T 。但當我們應用 BEPD 和柔韌性成分己二酸配合使用時，得到了綜合性能俱佳 0 1T 的聚酯樹脂涂料，而原材料成本沒有明顯提高。而用更廉價的過量己二酸改進漆膜的柔

10、韌性時 ( 如樹脂 2) ，由于不能很好地解決柔韌性、硬度和耐溶劑性的平衡，而未能獲得成功 ( 耐 MEK 和硬度達不到家電用的要求 ) 。 3 4 BEPD 與 N'PG 不同比例對漆膜硬度的影響 由表 4 我們得到了有趣的硬度測試結果，即在聚酯樹脂中引人 BEPD 后，其在改善柔韌性的同時，并提供了一定的硬度，但當 BEPD 超過一定的比例后，其硬度不再增加，當達到 0 6 0 4 的 BEPD NPG 比例時，其硬度反而下降。通過實驗發現，當 BEPD NPG 的比例為 0 25 0 75 時，硬度達到較高值，我們利用該特點，在該比例下使用 BEPD 與一定過量的直鏈脂肪族多元酸配合使用，獲得了柔韌性為叮、硬度較好的漆膜。 4 結束語 本文通過在聚酯樹脂中引入 BEPD 以替代部分的