1、2011 年 8 月第 14 卷第 8 期Aug2011Vol14 No.81 引言卷材涂料是涂镀行业最常见的一种涂料，其施工方便 、环保 、效率高等特点使其在日常生活中越来越广泛，卷材涂料体系经过几十年的发展已经形成了相对成熟的体系和配方，目前国内主要是低价竞争 、配方混乱，与外资企业无任何竞争力，设计配方思路不明确 、不科学等特点，导致卷材涂料最终的性能不稳定，不符合节能环保的特点 。本文主要介绍了几类常见的卷材涂料配方体系的设计，以及一些常用的调整方式，科学合理地总结了国内外常见的配方应用体系 。2 卷材涂料中常见的原料聚酯树脂：聚酯树脂是卷材涂料中最主要的树脂，底 、面 、背均可使用，
2、一般指标为：酸价 3 5mgKOH/g，羟值 65 mgKOH/g，色号 2#，黏度（格氏管）2025 s，聚酯树脂的好坏决定了涂料最终的性能；氨基树脂：主要用做交联剂，有全甲醚化氨基树脂（ HMMM） 、部分醚化树脂 、脲醛树脂，目前业内主要厂家有氰特 、新华 、奥斯等；聚氨酯树脂：封闭型聚氨酯树脂，主要产品有拜耳的 3175、无锡阿克力的 S-199、常州涂料化工研究院的 CX 树脂等；环氧树脂：主要为 609 树脂 、604 树脂 、601 树脂，主要厂家有三木 、昆山国都 、无锡蓝星等；钛白粉：金红石型（面漆）和锐钛型（底漆和背漆），主要厂家有杜邦 、日本石原 、攀钛 、无锡镇钛 、豪
3、普 、山东东佳 、裕鑫 、河南百利联；酞菁蓝： 150153 为主，主要厂家有常州亚邦 、江苏双乐等；卷材涂料配方设计及生产过程中常见问题处理胡宗留1，汪 波2（ 1.常州市易涂化工有限公司，江苏 常州 213000； 2.中国建筑材料工业地质勘查中心安徽总队实验室，合肥 230022）摘 要 ：主要介绍了卷材涂料行业一些常见常用的配方设计方法，以及这些配方之间的优缺点，配方中比例的搭配，调整方法，在涂料的生产过程中可能出现的问题处理方法，对从事本行业的工程师和生产有一定的参考意义 。关键词 ：卷材涂料；配方设计；生产中图分类号： TQ633 文献标识码： A 文章编号： 10079548（
4、2011） 08-003105Coil Coating Formula Design and Common Problems Treatment inProduction ProcessHU Zong-liu1, WANG Bo2（ 1. Changzhou Tuyi Paints Co., Ltd., Changzhou Jiangsu 213000, China; 2. China Building Material IndustryCenter of Geological Exploration Anhui General corps laboratory, Hefei 230022,
5、China）Abstract: Some common formula design method in coil coatings industry, the advantages and disadvantagesof these formula, the proportion in formula, the adjustment method in coating, the possible problem inproduction process and the treatment method were mainly introduced in this paper. This pa
6、per has certainsignificant reference value to engineer and production in this industry.Key words: coil coatings; formula design; production技术与经验交流312011 年 8 月第 14 卷第 8 期Aug.2011Vol14 No8分散剂：离子型和高分子型，离子型分散剂主要用于分散无机颜料，高分子型分散剂主要分散有机颜料 。主要厂家有 BYK、EFKA、AFCONA 等；流平剂：丙烯酸型和氟碳改性丙烯酸型，丙烯酸型流平剂主要用于背漆或者低线速涂料；氟碳改性
7、丙烯酸主要用于线速大于 60 m/min 的涂料；催化剂：封闭对甲苯磺酸 、封闭壬基奈磺酸 、封闭二壬基奈磺酸 。底漆和背漆可用封闭对甲苯磺酸；面漆一般用封闭壬基奈磺酸或封闭二壬基奈磺酸 。主要厂家有金氏 、河北鑫恒 、兴润 、科润特；附着力促进剂：溶剂型树脂（含羟基 、羧基 、醚键等） 、硅烷偶联剂 、钛酸酯偶联剂，主要有德谦的 ADP和常州涂料院的 ADP；抗划伤助剂：有机硅流平剂 、蜡粉 、蜡浆，目前以苏威和三叶为主；消光助剂：消光粉 、填料，主要厂家为山西天一和北京航天赛德；溶剂： 100#、150#、200#、二甲苯 、环己酮 、DBE、PMA、异丁醇 、正丁醇 、丁酮等 。3 卷材
8、涂料底漆设计方案3.1 环氧改性聚酯底漆3.1.1 设计方法确定颜基比 。卷材底漆的 P/B 为 0.8 1.2， P/B越低，涂料的光泽度 、附着力越好， P/B 越高，涂料的遮盖越好，但附着力 、内应力差，综合起来选择，一般情况P/B 为 1.0。主体树脂和氨基比例的确定 。聚酯体系中，聚酯 /氨基为 1/51/8，底漆中树脂不能完全反应，留出部分羟基和面漆氨基反应，增加层间附着力；环氧体系中，环氧 /氨基（或封闭聚氨酯）为 1/3 1/5，环氧底漆对前处理和炉温的要求很高，配方设计和彩涂线生产尤其要注意控制好炉温 。粉料的搭配 。粉料的搭配主要考虑遮盖力和耐盐雾性能，耐盐雾性能主要以锌黄
9、 、锶黄为主，涉及到出口或环保要求较高的产品，采用磷酸锌或者三聚磷酸铝等环保型颜料；遮盖力主要依靠钛白粉来提升，有时可适当增加颜基比来改善遮盖力，增加涂布量 。助剂的选择 。分散流平类助剂选择要搭配好树脂和粉料，增加树脂和粉料之间的结合力和润湿性，增加研磨性和涂料上机状态 。溶剂的搭配 。溶剂为挥发成分，其主要作用是溶解和稀释，溶剂的设计以能溶解开树脂为主，同时考察溶剂的挥发曲线，合理搭配挥发区间，防止出现烘箱入口出现大量溢烟或烘箱内燃烧现象 。3.1.2 环氧改性聚酯底漆配方环氧改性聚酯底漆配方见表 1。性能： T 弯 2T 3T，硬度 3H，耐 MEK 擦拭 5 10次，冲击强度 5 J，
10、耐盐雾 500 h；该配方的颜基比为1.0，聚酯树脂和氨基的比例为 6 1；脲醛树脂 环氧树脂（ 40%）为 15；环氧树脂占总基料的 11%；该配方上机的适应性很强，抗刮伤和硬度一般，属于通用型配方，适合各生产线使用 。3.2 环氧氨基底漆3.2.1 设计原理环氧树脂属于比较脆 、硬度比较高的树脂，氨基树脂也属于较脆较硬的树脂，两类树脂反应后柔韧性很差，但抗刮伤性能很好，所以环氧树脂要选择相对分子质量较大的树脂为主（如 609），氨基树脂选择脲醛树脂，这样设计出来的配方 T 弯很差，一般在 4T 以上，且由于其柔韧性差，脲醛活性较高，造成彩板成品T 弯下降，容易出现压瓦爆裂或爆漆现象，在设计
11、配方的时候，适当拼加一部分 604 或者 601 树脂，可改善其脆性，但同时又存在一个问题，可能出现黏辊，所以炉表 1 环氧改性聚酯底漆配方成 分 规 格 添加量 /%聚酯树脂 60% 40.860氨基树脂 98% 4.170脲醛树脂 65% 1.000环氧树脂 40% 8.125钛白粉 工业级 16.200硫酸钡 1 250 目 3.250滑石粉 1 250 目 3.250锌黄 工业级 5.750锶黄 工业级 4.000分散剂 0.325消泡剂 0.100催化剂 0.200附着力促进剂 1.500S-100 5.610DBE 2.810环己酮 2.810总量 100.000322011 年
12、8 月第 14 卷第 8 期Aug2011Vol14 No.8温设计很关键，出口温度不能太高 。设计这样的配方以609 604 5265 为 6.0 2.5 1.5。由于其上述特点，设计配方的时候将 P/B 适当下降，设计 P/B 为 0.8，遮盖力适当下降，涂布量下降，抗刮伤性能提高 。环氧树脂和脲醛树脂具有优秀的湿附着性能，其耐盐雾性能相对来说提高了很多，所以锶黄和锌黄的量可适当降低 。环氧氨基体系因为其脲醛树脂的活性高，对生产线的炉温要求很高，炉温波动不能太大，否则将出现T 弯不稳定的现象 。3.2.2 环氧氨基底漆配方环氧氨基底漆配方见表 2。性能： T 弯 3T4T，硬度 4H，耐
13、MEK 擦拭 35 次，冲击强度 5 J，耐盐雾 700 h。该配方的氨基 环氧树脂为 1.0 5.5；颜基比为 0.8，粉料比树脂少，通过增加树脂的量来提高其柔韧性，但仍然不能改变环氧和氨基的硬 、脆特点，加入部分 604 来提高漆膜的柔韧性，可使 T 弯达到 3T，不过不能完全保证 。脲醛树脂的活性很高，炉温很难控制，在基板处理不干净的情况下，很容易出现压瓦爆漆，所以在使用过程中要特别注意 。3.3 环氧聚氨酯底漆3.3.1 设计原理由于上述环氧氨基底漆的众多缺点 , 所以环氧聚氨酯底漆很好地弥补了环氧体系脆的弱点 , 封闭型聚氨酯是在 TDI 或者 HDI 的基础上进行聚醚改性 ,同时用
14、苯酚或者己内酰胺对两端进行封闭 , 其封闭物在160 解封和环氧树脂的环氧基团反应，增加了环氧底漆的柔韧性，根据试验和生产经验 ,环氧树脂和封闭聚氨酯为 1 （ 26），可根据生产线要求进行调整 。该配方体系中封闭聚氨酯的质量很重要 , 对原料的要求较高， TDI 或 HDI 在常温下均可与环氧树脂反应，封闭不完全的情况下 ,环氧聚氨酯底漆可出现胶化现象 。P/B 为 1.0 时，防锈性能和遮盖性均非常好 。3.3.2 环氧聚氨酯底漆配方环氧聚氨酯底漆配方见表 3。性能： T 弯 2T 3T，硬度 4H，耐 MEK 擦拭 5 10次，冲击强度 5 J，耐盐雾 700 h。该配方的颜基比为1.0
15、，聚氨酯和环氧树脂的比例为 1 4；配方中通过聚氨酯来改善环氧的脆性，提高了对基板的附着力，缓解了内应力，常规性能很好， T 弯可以达到 2T3T，硬度4H 以上，抗划伤和耐盐雾性能优异 。3.4 聚酯聚氨酯底漆3.4.1 设计原理在家电板体系中，因为涉及到部分结构出现对折，要求彩板能实现 T 弯为 0T，所以要设计出高相对分子质量的聚酯树脂，同时配合一定量的低相对分子质量的改性环氧，增加其附着力和硬度 。聚酯聚氨酯底漆主要应用于家电体系，对环保表 3 环氧聚氨酯底漆配方成 分 规 格 添加量 /%609 40% 50.00封闭聚氨酯 60% 8.33钛白粉 工业级 12.50硫酸钡 1 25
16、0 目 2.50滑石粉 1 250 目 2.50锌黄 工业级 5.00锶黄 工业级 5.00分散剂 0.25消泡剂 0.10催化剂 0.20S-100 8.06DBE 4.03环己酮 4.03总量 100.00表 2 环氧氨基底漆配方成 分 规 格 添加量 /%609 40% 41.675265 65% 6.41604 50% 13.89钛白粉 工业级 1111硫酸钡 1 250 目 220滑石粉 1 250 目 220锌黄 工业级 330锶黄 工业级 330分散剂 022消泡剂 010催化剂 020附着力促进剂 150S-100 689DBE 344环己酮 344总量 100.0033201
17、1 年 8 月第 14 卷第 8 期Aug.2011Vol14 No8要求很高，要求颜料无铬，符合出口标准等，所以选用环保型的磷酸锌和三聚磷酸铝作为防锈颜料，适当加一部分防锈助剂改善防锈效果 。聚酯聚氨酯因其具有非常好的柔韧性，适当增加些氨基以提高其烘烤性 。3.4.2 聚酯聚氨酯涂料配方聚酯聚氨酯涂料配方见表 4。性能： T 弯 0T 1T，硬度 2H，耐 MEK 擦拭 5 10次，冲击强度 5 J，耐盐雾 400 h。该配方颜基比为 1.0，氨基和聚酯比例为 1.004.33，并且辅助一定量的改性环氧和氨基，提高附着力和干燥效率，这里的聚酯树脂以直链为主，相对分子质量偏高，可实现 T 弯
18、0T，硬度2H。该配方主要用于家电板涂料底漆和氟碳涂料底漆 。3.5 总结卷材涂料中底漆主要为上述 4 类，各有各自的优势和缺点，须综合其特点以适应客户的要求， 4 类底漆具体情况比较见表 5。4 卷材涂料背面漆背面漆的主要作用是在背面起防护作用，背漆大多采用单涂层，要求较高时也有采用带底背漆的二涂层体系的 。背漆一般涂膜较薄，在装饰性和户外耐久性方面要求不高，但要求具有良好的抗划伤性 、抗黏连性和加工性，较好的耐 MEK 擦拭和耐盐雾性能 。背漆和底漆有很多类似之处，背漆主要考虑是做单瓦还是复合板，单瓦以聚酯为主，复合板以环氧为主，但在选择聚酯树脂的时候要注意，最好选择羟值在60 mgKOH
19、/g 以上的聚酯，羟值太低，可能会出现黏胶不良现象 。背漆的配方和底漆的配方类似，主要以调整氨基比例或树脂的活性来提高耐 MEK 擦拭和附着力 。根据不同的使用环境对配方进行微调，即可达到要求，环氧改性聚酯背漆配方见表 6。性能： T 弯 3T 4T，硬度 4H，耐 MEK 擦拭 80 次，冲击强度 9 J，耐盐雾 400 h，黏胶性能良好，贮存稳定性很好 。该配方的颜基比为 1.0，氨基 聚酯树脂为 15，拼加 25%的环氧 609，可保证黏胶 。5 聚酯面漆5.1 设计原理配方分成 2 类，高温固化体系和低温固化体系 。高温固化体系以聚酯树脂和六甲氧基甲基三聚氰胺（ HMMM）为主体树脂，
20、辅助一定的催化剂，其氨基和聚酯的比例一般为 20/8015/85；低温体系以聚酯树脂 、HMMM、部分醚化氨基树脂为主，通过部分醚化表 5 4 类底漆性能比较T 弯 优 好 好 一般耐 MEK 擦拭 好 优 一般 一般抗刮伤 一般 一般 好 优耐盐雾 一般 一般 好 优对基板要求 低 低 中 高对炉温要求 低 低 中 高成本 高 低 高 中聚酯聚氨酯 环氧改性聚酯 环氧聚氨酯 环氧氨基性 能底 漆 类 型表 4 聚酯聚氨酯涂料配方成 分 规 格 添加量 /%聚酯树脂（直链型） 50% 39.00封闭聚氨酯 60% 750改性 601 60% 5.00氨基树脂 98% 3.00钛白粉 工业级 1
21、5.00硫酸钡 1 250 目 3.00滑石粉 1 250 目 3.00磷酸锌 工业级 450三聚磷酸铝 工业级 450分散剂 030消泡剂 010催化剂 020S-100 745DBE 373环己酮 373总量 100.00表 6 环氧改性聚酯背漆配方成 分 规格 添加量 /%聚酯树脂 60% 3132氨基树脂 98% 376氨基树脂 65% 3.00环氧树脂 40% 20.00钛白粉 工业级 3250分散剂 033消泡剂 010催化剂 020附着力促进剂 1.50S-100 365DBE 182环己酮 182总量 100.00342011 年 8 月第 14 卷第 8 期Aug2011Vo
22、l14 No.8氨基树脂的高活性，提高反应速率，其氨基和聚酯的比例一般为 1/31/4。高温固化体系的的优点是耐老化，彩板贮存后的稳定性强；低温固化体系的优点是硬度较好，降低生产成本 。聚酯面漆主要以白灰 、海蓝 、绯红为主，其颜基比分别为 1.0、0.5、0.4。5.2 聚酯面漆配方聚酯面漆配方见表 7、表 8。6 卷材涂料生产过程中常见问题处理方案6.1 细度达不到或返粗粉料自身细度达不到要求；换合适细度的粉料；分散剂选择不对；选择合适的分散剂；树脂的润湿性不够；增加树脂的润湿性；研磨浆的颜基比不对；改善颜基比；粉料中含水量太高；测量粉料的含水量；砂磨机中玻璃珠或锆珠比例 、用量不对或受到
23、磨损；换珠子或调整用量 。6.2 涂料增稠或假稠颜料具有触变性，形成假稠；选择合适的颜料；分散剂选择不对；选择合适的分散剂；吸油量大的填料过多；适当降低；体系的溶解力太弱；适当增加强溶剂；颜填料水分太高；树脂的润湿性太差 。6.3 涂料沉淀颜填料的密度太大；选择密度合适的进行搭配；所选择的颜料没有进行表面处理；没有使用防沉剂或选用不合适的防沉剂；涂料黏度太低；树脂润湿性太差，不能包裹颜填料；分散剂搭配不对 。6.4 浮色 、发花树脂的润湿性不够；溶剂溶解力太强；分散剂选择不合适；添加一定量的防浮色发花助剂；调整黏度时，稀料不是在涂料搅拌状态下加入 。6.5 生产过程中气泡多加入一定量的消泡剂；
24、加入一定量的异丁醇；生产过程中避免激烈搅拌；减少低表面活性助剂的用量 。6.6 成品常规性能不合格T 弯大：是否烤干；是否过烘；氨基比例是否正确；基板是否干净；钝化液是否太薄或太厚；耐 MEK 擦拭不合格：是否烤干；是否过烘；基板是否干净；氨基比例是否正确；催化剂量是否足够；色差：膜厚是否正确；色浆是否加错；温度是否稳定；流平不好：流平剂是否加入；树脂之间的相容性如何；溶剂搭配是否合理；涂料无光泽：吸油量大的填料过多；树脂不相容；溶剂太弱；烘烤过度 。收稿日期： 2011-04-26表 8 海蓝聚酯面漆配方成 分 规格 高温体系配方 /% 低温体系配方 /%聚酯树脂 60% 53.33 51.
25、85HMMM 98% 800 4.53部分醚化氨基 80% 5.55分散剂 0.50 0.50消泡剂 0.20 0.20防浮色发花助剂 0.20 0.20流平剂 0.50 0.50催化剂 0.50 0.50酞菁蓝 400 400钛白粉 1600 1600溶剂 16.77 16.17总量 10000 10000表 7 白灰聚酯面漆配方成 分 规格 高温体系配方 /% 低温体系配方 /%聚酯树脂 60% 46.67 45.37HMMM 98% 7.14 4.76部分醚化氨基 80% 3.89分散剂 0.35 0.35消泡剂 0.20 0.20防浮色发花助剂 0.20 0.20流平剂 0.50 0.50催化剂 0.50 0.50钛白粉 35.00 35.00溶剂 9.44 9.23总量 100.00 100.00注：板温要求分别为 210232和 199210；性能： T 弯为 3T，耐MEK擦拭 100 次，下同 。35
