摘要

随着水性丙烯酸涂料技术的日益发展，市场对其性能的要求也日益多元化，其中早期耐水性被众多户外施工客户所提及，然而，目前针对丙烯酸乳胶涂料的早期耐水研究较少，更多是套用最终耐水性的经验，这样容易产生误差。本文以直接涂覆金属涂料为基础，从丙烯酸树脂和涂料配方两方面对涂膜的早期耐水性和最终耐水性做了初步的研究，结果显示，两者有一定关联性也有较多区别，乳胶粒较好的成膜性，乳化剂较低的用量，单体较好的疏水性和颜填料适中的载入量可以同时提升涂膜的早期耐水性和最终耐水性；而可反应性乳化剂或高分子乳化剂，交联剂和成膜助剂对两者的影响有较大偏差。

关键词：水性涂料；直接金属涂料；早期耐水性；最终耐水性；丙烯酸树脂乳胶

背景介绍

随着全球对环境和生态保护的日趋关注，涂料的水性化趋势早已深入人心，经过多年的努力，相关技术也获得了长足的发展。水性丙烯酸涂料作为水性涂料中重要的一员，相关研究方兴未艾，各种新型乳化剂、单体、涂料助剂等原材料的层出不穷，以及各种技术的开发和融合，极大地提升了水性丙烯酸涂料涂膜的各方面性能，如耐水性、防腐性、高光、耐候性、耐刮擦性等，同时，一些自清洁、自修复、超疏水等功能性涂料也被开发出来，丰富了市场的选择，也使得市场需求不再限于满足提升最终涂膜性能，在保证最终性能的前提下也对水性涂料的应用适配性提出了更多更高的要求，比如对于户外施工的应用，除了对最终耐水性有很高要求外，为应对户外多变的天气，很多用户也提出了早期耐水性的需求，即要求涂料施工后能够在尽量短的时间内干燥成膜且具备抵御突如其来降雨破坏的能力。

目前关于丙烯酸涂料最终耐水性研究较多，但是早期耐水性只有少量文献中捎带提及，专门的研究很少，相关认知很多还是基于涂料的最终耐水性，因此难免会产生一些偏差。

本文以直接涂覆金属涂料为基础，从乳胶合成和涂料配方两方面研究了涂膜的早期耐水性和最终耐水性，以期能够理清两者的联系和区别。

1.实验部分

1.1

主要原料

丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸乙酯、乳化剂、分散剂、消泡剂、润湿剂、增稠剂：巴斯夫；乙烯基三甲氧基硅烷：迈图；甲基丙烯酸、苯乙烯、巯基乙酸异辛酯、过硫酸铵、氨水、二丙二醇单甲醚（DPM）、乙二醇丁醚（BCS）、二乙二醇单丁醚（BDG）、亚硝酸钠、乙酸乙酯：国药集团；十二醇酯（Texanol）：伊斯曼；钛白粉：科慕；冷轧钢板：Q-lab；冷轧钢板使用前用乙酸乙酯清洗干净，其余原料均直接使用。

1.2 

乳胶的制备

将乳化剂、单体和去离子水配成预乳液，在反应釜中加入去离子水和乳化剂，开动搅拌，升温至85 ℃后加入部分预乳液，而后加入引发剂，反应5 min后继续将剩余单体在3 h内滴加进入反应釜，控制反应温度85 ℃，滴加结束后保温30 min，随后降至室温后用氨水中和，得到白色乳胶。

1.3 

涂料的制备

将去离子水、分散剂、润湿剂、消泡剂、钛白粉和氨水在搅拌条件下混合均匀后研磨至细度低于10 μm，过滤，再加入乳胶、助溶剂、防闪锈剂搅拌均匀，经调pH、黏度后密封隔天使用。

1.4 样板的制备

在冷轧钢板上按GB/T 9271—2008制备涂膜，干膜厚为50 μm左右。

1.5 涂膜耐水性测试

1.5.1 早期耐水性

样板在标准恒温恒湿间干燥2 h，经封边和底面后置于室温去离子水中，其中样板约2/3浸入水中，分别隔2 h，4 h和6 h后观察涂膜状态，以后每隔1 d观察一次，直至涂膜发生起泡、起皱或者基材锈蚀为止，以发生涂膜损坏时间来判断早期耐水性。

1.5.2 最终耐水性

样板在标准恒温恒湿间干燥7 d，经封边和底面后置于室温去离子水中，其中样板约2/3浸入水中，隔4 h后观察涂膜状态，以后每隔1 d观察一次，直至涂膜发生起泡、起皱或者基材锈蚀为止，以最早发生涂膜损坏时间来判断最终耐水性。

1.6 涂膜干燥速度测试

取洁净钢板2块，精确称质量，然后平行放置用线棒同时刮膜，第1块样板立即放置到带自动记数功能、小数点4位电子天平上干燥，记录其质量随干燥时间的变化。第2块块样板放置一旁平行干燥，分别在1 h、2 h、1 d、4 d和7 d在第2块样板上取样测残留溶剂含量，所有操作均在恒温恒湿间完成。7 d 后第1块样板经140 ℃烘箱干燥1 d后称质量，扣除基材质量后视为涂膜的绝干固体分质量。

2.结果与讨论

2.1 

聚合物乳胶对涂膜耐水性的影响

对于水性丙烯酸....