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国内钢桶常用四大外涂料性能比较

徐国兴

  钢桶外涂料的主要作用是保护钢桶和美化外观,并且要具有耐磨、耐碰撞、耐老化及三防(防湿、防霉、防盐雾)等性能。现在国内正在使用的钢桶外涂料中,完全符合这些条件的是很少的。下面就国内目前普遍使用的酚醛漆、醇酸漆、氨基漆和粉末涂料的性能分别作介绍。

  一、酚醛漆

  常用的白干型酚醛漆分为纯酚醛漆、酚醛调和漆和酚醛 磁漆。酚醛漆当然是以酚醛树脂作为成膜物的。这种树脂是由酚与醛在催化剂存在下缩合而成的高分子化合物,主要由苯酚与甲醛反应而成,也有其它酚类,如甲 酚、二甲酚、间苯二酚、二酚基丙烷、对苯基苯酚、对叔丁酚、对叔戊酚等,醛类如甲醛、糠醛等。根据酚与醛的摩尔比以及使用的酚与醛的种楚,催化剂的种类和 反应条件的不同,可以制成—系列性能各异的树脂,如热塑性、热固性、政惟、醇溶性、水溶性的、油溶性、液体的、固体的、粉末的等等。

  一般的涂料所用的酚醛树脂都是油溶性的,而油溶性酚醛树脂还可分成纯酚醛树脂、松香改性酚醛树脂和其它类酚醛树脂(如丁醇醚化酚醛树脂等)。

  以纯酚醛树脂为成膜物的涂料就称为纯酚醛漆。它是用 一定碳数的烷基取代酚或苯基取代酚如对叔丁基苯酚或对苯基笨酚与甲制成的制造的酚醛树脂,这种树脂无需用松香改性就可直接与植物油反应生成漆料,所以这种 油漆具有很好的耐水性、耐油性、耐酸性、耐溶剂性。但是由于必辱价格相对较高,所以国内钢桶行业较少使用。

  由少量酚醛树脂(或不含酚醛树脂)和干性油如亚麻油、桐油等经熬炼并加入颜料、溶剂、催干剂等研磨而成的油漆叫做酚醛调和漆,如果树脂与干性油的比例大于1:2则称为磁漆,我们钢桶厂广泛使用的钢桶外涂料是酚醛调和漆,是用松香改性酚醛树脂制成的涂料。树脂的结构如下:

  松香改性酚醛树脂是将酚与醛的缩合物用松香改性,再 用甘油酯化生成的树脂,是淡黄至红棕色的固体,含酚醛树脂约为25±.[()%,,将松香改性酚醛树脂与桐油等于性油经热炼并加入有机溶剂和催干剂就成了 酚醛清漆,,若将其作为漆浆加入颜料经磨细分散,再加有机溶剂,就成了酚醛调和漆。

  酚醛调和漆具有硬度高、光泽好、耐气候、附着力好、耐水、耐酸碱及绝缘性等特性,其缺点是颜色深,在老化过程中漆膜易泛黄,所以不宜制造白色和浅色漆。此类涂料价格便宜,防腐性能较好,所以对国内相对要求一般的场合,钢桶都可用此种涂料。

  二、醇酸漆

  醇酸漆是以醇酸树脂为主要成膜物的油漆,醇酸树脂是 由多元醇、多元酸与脂肪酸缩聚制成的。最常用的多元醇有甘油、季戊四醇,其它还有三羟甲基丙烷、山梨醇、木糖醇等:最常用的多元酸是邻苯二甲酸酐,其它还 钉问苯二甲酸、对苯二甲酸、顺丁烯二酸酐、偏:农三甲酸酐、六氯苯二甲酸酐和癸二酸等。只有多元醇与多元酸反应而得的树脂统称为聚酯树脂,在聚酯树脂中加 入单元酸组份(如植物油脂肪酸,合成脂肪酸、松香酸等)进行改性后就成为醇酸树脂。常用的单元酸有以油的形式序在的,如桐油、亚麻油、梓油、脱水蓖麻油、 蓖麻油、豆油、椰子油等;以酸的形式存在的单元酸则是以上述油类水解所得的各种混合脂肪酸。在实际制造醇酸树脂时,经常是直接使用植物油,因为植物油的主 要化学组成是甘油三酸酯,而应用最多的多元醇是甘油。

  醇酸树脂可以根据不同要求,变换配方与制造工艺得到 多种多样的产品。醇酸树脂本身就是一独立的漆料,用它制成的油漆不易老化,耐候性好,光泽持久,漆膜柔韧耐磨,抗矿物油和醇类溶令只其缺点是漆膜较软、易 起皱、完全干透时间相对较长、不耐划伤等。同时由于分子结构中含有酯基,所以其耐水、耐潮性、耐碱性欠佳。而且耐酯、酮性能很差。

  三、氨基烘漆

  我们钢桶行业用的氨基烘漆是以氨基树脂与醇酸树脂的 交联产物作为主要成膜物的漆,所以其实称呼为氨基醇酸烘漆,它是烘漆的主要品种之一。根据氨基树脂与醇酸树脂用量比例不同,有高氨基(氨基树脂:醇酸树 脂=1:2.5)、中氨基(氨基树脂:醇酸树脂=1:2.5-5)和低氨基(氨基树脂:醇酸树脂=l:5-7.5)三种类型。它的固化是通过加热使氨基. 树脂中的羟甲基与醇酸树脂中的羟基之间进行醚化反应以及氨基树脂的缩聚反应而实现的。一般来说,氨基树脂的用量越多,涂膜的光泽、硬度、耐水,耐油、绝缘 性越好,但柔韧随之下降,直至发脆性,附着力也随之变差。

  我们钢桶常用的氨基烘漆中所使用的氨基树脂是丁醇醚 化的三聚氰胺甲醛树脂,所用的醇酸树脂大多是以短油度半干性的豆油作勾改性油的。虽然豆油醇酸树脂在白色漆中的耐泛黄性不够理想,但在彩色漆中应该说是比 较好的。而我们钢桶外涂使用白色的情况并不多,而且以此二树脂做成的氨基醇酸烘漆用于钢桶,其性能价格比是最高的、它的交联膜机理如下:

  这种氨基醇酸烘漆的漆特点是漆膜丰满,色彩鲜艳;漆膜坚韧,附着力好,机械强度高;耐候性好,抗粉化,抗龟裂及干湿性能好,干后不发粘;具有一定的耐水、耐酸、耐碱、耐油性能和良好的电气绝缘性能;并且施工性能好,漆膜不易起皱,易流平。

  缺点是不能常温干燥成膜,按其标准固化条件需 100~120℃1.5-2小时烘烤成膜(虽然也有低温快固的氨基烘漆,但对钢桶来说其性价比相对就差些了)。温度和时间需严格掌握,,温度低,时间短漆 膜易发粘;反之漆膜发脆,,但由于我国目前钢桶生产流水线不可能有这么长的烘烤时间,所以经钢桶涂料研究部I”I试验,在175一180℃下烘烤10分 钟,其各项指标也可接近标准固化条件下所具有的性能。

  另外,近年来还出现了一种常温固化的双组份氨基漆, 不过这里的氨基树脂已不是作为与醇酸树脂的一个固化组份了,而是起流平剂增韧剂的作用,而且漆中的氨基树脂和醇酸树脂也作了特殊处理,,经过处理后的树脂 可采用芳香族异氰酸酯的加成物固化,这种固化只需常温就可进行。这种氨基漆除了具有氨基醇酸烘漆的一般性能外,还具有更为突出的耐化学腐蚀性能和亮丽的漆 膜,并且具有常温下5分钟表干、半小时指千的懊干件,其价格也与氨基醇酸烘漆差不多。正是由于它具有氨基烘漆更为优异的抗腐性能和犹如搪瓷样的漆膜,所以 目前用这种常温固化的双组份氨基漆涂装的钢桶已被“汉高”、“尤狄加”等外资公司所采用。而在一些灌装化学药品液体和具有腐蚀性能液体的钢桶的桶顶上则已 被广泛采用(桶身为酚醛漆)。这对于没有烘烤条件的制桶厂来说,提供了钢桶外涂提高质量的…个无须投资的途径;对于已有烘烤设备的制桶厂来说也是一个节约 能源降低成本的途径。

  现在国内的钢桶喷涂流水线好多都不能同时喷涂桶身和桶底、盖三个面,而分开喷涂又不便两次进烘道。这样在客户指定要用烘漆的情况下,可先不喷底(或盖),其它部分喷烘漆并进烘道烘烤后,再喷涂常温固化的氨基漆,这就避免了两次上下流水线的的不便。

  四、粉末涂料

  粉末涂料是一种完全不含有机溶剂,以粉末形态进行涂 装并经过烘烤形成涂层的涂料,它具有节省能源和资源、消除环境污染、喷出多余粉末可回收、涂层机械强度高等特点。目前,我国钢桶行业外涂使用的粉末涂料, 主要是热固型的环氧、聚酯、丙稀酸以及环氧聚酯类。它们各自的性能如下:

  l、环氧粉末涂料

  附着力、机械强度高;耐化学药品、防腐蚀性优良;耐候性差。

  2,聚酯粉末涂料

  涂膜外观、强度、耐候性优良;耐碱性、耐污染性、表面硬度差。

  3、丙稀酸粉末涂料

  耐候性、抗污染性及硬度优异;防腐蚀性、机械强度不好。

  4、环氧聚酯粉末涂料

  兼有环氧粉末涂料的优异的附着力、附腐蚀性能、机械性能和聚酯粉末涂料的装饰性、耐候性和耐药品性能。

  从中不难看出,环氧聚酯粉末涂料是最适合钢桶外涂装 的。不过,环氧树脂和聚酯树脂的种类很多,不同种类的环氧树脂和聚酯树脂制成的粉末涂料,其性能是不同的。目前我国制造粉末涂料所用的环氧树脂大多为双酚 A型的,有E-20(601)、E-12(604)、E-06(607)、E-03( 609)等,它们的分子量各不相同。分子量过低,制成的粉末涂料熔点低,粉末易结快,粉末固化后涂层的机械性能差;分子量过高,制成的粉末涂料熔点高,粉 末涂料的流平性差。制造环氧聚酯粉末涂料的聚酯树脂分为含羧基聚酯树脂和含羟基聚酯树脂。

  根据试验和测试,对于钢桶外涂来说,用双酚A型的E-12(604)环氧树脂和酸值在20-lOOmgKOH/g、数均分子量在2000-8000之间的含羧基聚酯树脂制成的环氧聚酯粉末涂料相对性能最为合适。

  这种粉末涂料的固化有两部分组成,其一是环氧树脂与双氰胺的交联:

  这个交联反应所形成的网状结构提供了涂膜的高附着力和优异的防腐蚀性能及机械性能。另一部分固化反应是环氧树脂和聚酯树脂的交联:

  式中:R的含义同上;R'为聚酯的多元基

  这个交联反应所形成的网状结构提供了涂膜优良的耐候性、装饰性和机械性能。

  这两个反应是同时、并且可在同一环氧树脂的分子上进行的,也就是说,同一个环氧分子上的两个环氧基可以一个与双氰胺交联,而另一个与聚酯树脂交联;当然,同一个环氧分子上的两个环氧基也可以都与双氰胺或都与聚醋树脂交联。

  环氧聚酯粉末涂料与其它粉末涂料一样,—具有共同的 缺陷,如涂膜过厚(成本高的原因之一)、用于钢桶前处理要求严格、换色困难等等,不过目前这些问题除了前处理外在技术十,均已获得解决,涂膜厚度可接近传 统的溶剂型涂料,换色操作也有所简化。如日本采用电场帷幕和桶式过滤器回收方式使换色操作得到简化。

  粉末涂料的涂装方法除了目前国内常用的静电喷涂外, 近年来还出现了水浆法和粉末电泳法。水浆法是将粉末涂料的粉碎过程改为水体系分散过程,然后就以这种粉末涂料的水分散体系喷涂施工,这种喷涂方法只需将现 行的溶剂型涂料喷涂装置稍加改造就行,而粉末电泳法则是将于的粉末转化为阳离子型分散于水中进行电泳涂装。我们钢桶行业若能实现水浆法喷涂粉末涂料的话, 那对于推广粉末涂料无疑是个巨大的推动力。

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