□ 曾凡辉1,2，周 伟1，王浩新1，张步峰1，邢国华1

(1.株洲时代新材料科技股份有限公司，湖南株洲 412007；2.湖南省腐蚀与防护学会，长沙 410082)

摘要:以丙烯酸树脂为基料，制得了适合城轨车辆使用的聚氨酯半光漆。研究了不同丙烯酸树脂、不 同CAB助剂、不同涂膜干燥方式及不同涂膜厚度对半光漆光泽稳定性的影响。通过SEM和IR等检测手段 对涂料性能进行了表征。结果表明，当选用某高羟值树脂和低羟值树脂搭配使用时，半光漆具有较好的光 泽稳定性，当助剂CAB381和CAB551搭配使用时，此时消光粉有最佳的定向效果，当采用常温晾1 h、60 ℃ 烘干1 h的干燥工艺及涂膜厚度控制在40～60 μm时，此时涂料光泽波动最小。

关键词:聚氨酯半光漆； 光泽稳定性；城轨车辆

中图分类号：TQ630.7+9 文献标识码：A 文章编号：1006-2556(2014)04-0033-04

0 前 言

近年来，我国城市轨道交通获得长足发展，线路 长度、机车数量、客运数量等指标都有大幅增长，我 国已成为世界最大的城市轨道交通建设市场，经济 稳定发展以及政府的大力支持，使得我国轨道交通 建设规模逐步扩大。未来5年我国轨道交通行业将迎 来建设高峰，城轨交通建设也从一线城市向二线城 市扩展。

城轨交通产业的高速发展，也为城轨交通车辆 用工业特种涂料的发展带来机遇。城轨车辆用面漆 通常为丙烯酸聚氨酯半光漆，随着人们对车辆的舒 适性提出越来越高的要求，要求城轨车辆用涂料也 必须具有很高的装饰性，而通常丙烯酸聚氨酯半光 漆具有光泽度不稳定的特点，本文通过对丙烯酸聚 氨酯半光漆的光泽影响因素研究，提高了半光漆涂 膜光泽稳定性，制得了适合城轨车辆使用的聚氨酯半光漆。

1 试验部分

1.1 主要原材料

丙烯酸树脂，工业级，广州联洁；N3390固化剂， 工业级，德国拜耳；钛白粉，工业级，美国杜邦；紫外 光吸收剂，工业级，瑞士汽巴；分散剂、流平剂，化学 纯，德国毕克；消光粉，德国赢创德固赛；混合溶剂， 工业级，自配。

1.2 涂料的制造工艺

按配方量称取各物料，分散均匀，研磨至细度 ≤20 μm；在制成的涂料中加入消光粉、其他剩余助 剂和适量的混合溶剂，分散均匀，调整黏度100～120 s(涂-4#杯)，过滤出料。所制得的涂料组分与固化剂组 分按一定的比例(质量比)配制，制板检测性能。

1.3 主要性能测试方法

涂料按GB/T 1727的要求喷涂于试板上，按国标 GB/T 1748测试60 °的光泽度，其他性能检测按相关 国标(GB)进行。

2 结果与讨论

2.1 不同丙烯酸树脂对涂料性能的影响

涂料的消光一般是通过消光粉来实现的，消光 粉在涂料中的稳定性是引起半光漆光泽波动的主要 因素[1-2]。

不同丙烯酸树脂由于所含的活性官能团种类及 数量不一样，对半光漆的光泽和色差稳定性有较大 影响，本研究选用不同羟基含量的丙烯酸树脂制得 半光漆，考察不同施工黏度对半光漆光泽稳定性和 色差稳定性的影响，结果如表1所示。

从表1可知，树脂A制得的半光漆的光泽稳定性 较差，而外观良好，色差稳定性好；树脂B性能正好相 反；而树脂A和树脂B混合后，其综合性能良好。主要 是因为树脂A是一种高羟值树脂(110)，而树脂B为一 种低羟值树脂(60)，高羟值树脂对颜料湿润性能好， 产品色差稳定，但干燥速度较慢，易引起半光漆中消 光粉的移动，导致光泽不稳定，而低羟值的树脂B性 能又正好相反，当将树脂A和树脂B按1∶1混合后，在 不同施工黏度下半光漆均有较好的光泽和色差稳定 性。

2.2 不同CAB助剂对涂膜光泽稳定性的影响 在半光漆中加入CAB(醋丁纤维素)助剂，能提高 体系的黏度，同时靠溶剂挥发能增加湿膜中紊流和 对流时对涂料中消光粉颜料运动的阻力，使消光粉 颜料有一定的运动自由度，有利于消光粉的排列取 向。

不同CAB树脂由于丁酰基含量、黏度有很大的 不同，对半光漆的性能影响也有很大的差别。其对半 光漆性能影响如表2所示。

从表2可知，当两种醋丁纤维素树脂CAB381和 CAB551搭配使用时，半光漆有最好的综合性能。主 要是因为CAB551树脂是一类高丁酰基含量醋丁纤 维素，由于丁酰基极性低，其含量增大时，可使纤维 素链得以相间的散布，减少彼此之间的吸引力，涂膜 之间的内应力也相应减少，从而提高了涂料与底材 的附着力[3]。随着丁酰基含量增加，CAB树脂在有机 溶剂中的溶解度也增大，与其他树脂的相容性变好。

所以CAB树脂丁酰基含量越高，其与底材的附着力、 与基料树脂的相容性越好，但消光粉定向效果一般。 CAB381树脂是一类中等丁酰基含量醋丁纤维素，综 合性能较好，但在某些性能方面仍有一定的不足，须 和少量高丁酰基含量的CAB551树脂搭配使用。经试 验研究，当CAB381和CAB551按8∶1搭配使用时，半 光漆有最佳的综合性能，此时消光粉有最佳的定向 效果，光泽稳定性好。

2.3 不同干燥方式对涂膜光泽度的影响

在涂料配方固定的条件下，考察涂料施工时不 同干燥方式对涂膜光泽的影响，结果如表3所示。

通过表3可知涂膜干燥方式不同时，其光泽有一 定波动，60 ℃直接烘干的样板比在常温下晾干24 h的 样板光泽度要高5～7个百分点，而常温晾干1 h后再 烘1 h的样板光泽较稳定。产生这种结果的主要原因 是因为干燥方式的不同会影响涂料的固化速率和溶 剂的挥发速率，从而影响颜料沉降、消光粉的迁移(消 光粉密度较小，会逐渐向上迁移)。当采用晾干方式 时，消光粉充分向表面迁移，从而降低涂膜光泽度[4]， 同时由于消光粉的无序迁移，造成了光泽波动大。

若要将涂膜光泽控制在一个比较小的范围内波 动，同时结合客户的施工条件，确定当采用常温晾1 h、60 ℃烘干1 h的干燥工艺时，涂膜光泽度具有好的 稳定性。

2.4 不同涂膜厚度对涂膜光泽度的影响

在涂料配方固定的条件下，采用常温晾1 h、60 ℃烘干1 h的干燥工艺时，考察不同涂膜厚度对涂膜 光泽的影响，结果如表4所示。

通过表4可知，随着涂膜厚度的增加，涂膜的光 泽也在逐步增加，但增幅有一个慢慢下降的趋势，最 后趋于稳定，主要是由于涂膜越厚，涂膜外观越平 整，越趋于镜面，不利于对光线产生漫反射而消光。 结合具体的涂装施工可知，当涂膜厚度控制在40～ 60 μm时，此时涂料光泽波动最小，该厚度也可满足 涂料的防腐涂装要求。

2.5 研制的聚氨酯半光漆性能表征

2.5.1 聚氨酯半光漆的SEM图谱分析

聚氨酯半光漆的表面和截面SEM图如图1、图2 所示。 由图1可知，半光漆的表面比较粗糙，这样有利于 光线在其表面形成漫反射，从而达到消光的效果[5]。由图2可发现消光粉在涂膜中分布比较均匀，从而推断 半光漆的光泽比较稳定。

由图3可知，在2 200～ 2 300 cm-1没有吸收峰， 说明丙烯酸树脂和异氰酸酯固化剂固化后没有残 存的异氰酸根(—NCO)基团，交联反应比较完全。在 1 728 cm-1位置存在一个非常强的吸收峰，为丙烯酸 树脂交联固化后形成的氨酯键(—NHCOO—)中的羰 基(—C=O)的伸缩振动吸收峰。2 960 cm-1处为甲基 (—CH3)的伸缩振动吸收峰，2 882 cm-1、2 874 cm-1为 亚甲基(—CH2—)的伸缩振动吸收峰。

3 结 语

当将高羟值树脂和低羟值树脂按1∶1混合后， 在不同施工黏度下半光漆均有较好的光泽和色差稳 定性；当助剂CAB381和CAB551按8∶1搭配使用时， 半光漆有最佳的综合性能，此时消光粉有最佳的定 向效果；当采用常温晾1 h、60 ℃烘干1 h的干燥工艺 及涂膜厚度控制在40～60 μm时，此时涂料光泽波动 最小。

参考文献

[1] 樊新华,张忆,裴亚利.粒径对二氧化硅消光粉应用性能 的影响[J].现代涂料与涂装,2009,12(9):41-42

[2] 林晓峰.谈谈消光剂的选择[J].涂料工业,1998,38(3):38- 40

[3] L. J. CALBO.涂料助剂大全[M].朱传棨,段质美,王泳 厚,译.上海:科学技术文献出版社,2000:411,500

[4] 金超,李伟善,杨新宏.涂料消光原理及其应用[J].广东化 工,2003,30(6):31-33

[5] V. V. GITE, P. P. MAHULIKAR, D. G. HUNDIWALE. Preparation and properties of polyurethane coatings based on acrylic polyols and trimer of isophorone diisocyanate[J]. Progress in Organic Coatings,2010, 68(4):307-312

收稿日期 2013-11-20