摘要：采用正交实验法分析了各种因素对环氧底漆性能的影响，从而确定出最佳配方，制得漆膜具有明显硬度和耐溶剂性能及附着力极佳的产品。
关键词：环氧底漆；正交实验；彩涂板
1 引 言
随着彩涂板工业的迅猛发展，开发性能优异的彩板涂料以满足产品高级化和多样化需求，成为国内外研究的热点。其中配制具有良好的附着力和柔韧性，以及与面漆良好配套性的底漆对提高彩板涂料的性能是至关重要的。但由于国产卷材用涂料在品种和质量上均落后于国外产品，致使我国生产商在生产彩板时，不得不采用价格高昂的进口涂料，因而大大地影响我国彩板业的发展 [1 ～ 2] 。
由于影响因素多，底漆的配制是一个复杂的过程。本文采用正交实验法确定各个因素对环氧底漆性能的影响，从而用较少步骤合理地确定出最佳配方，所制得漆膜具有明显的硬度和耐溶剂性的优势，同时附着力性能也极佳。
2 实验部分
2.1 实验原料 ( 见表 1)
表 1 实验用原料及规格
2.2 正交实验设计
选取颜基比、交联剂用量、催化剂、消泡剂、降低表面活性助剂、湿润分散剂六种影响因素，每个因素选取四个水平，因素水平见表 2 ，考察各因素对漆膜性能的影响。
实验中通过计算出极差，考察各因素对不同指标的影响，结果见表 3 。
表 2 因素水平
表 3 各因素对不同指标的影响
由表 3 可以看出：各因素中颜基比、交联固化剂用量及催化剂用量对四个指标的影响均较大，需要进一步详细考察。
2.3 配方的确定
2.3.1 交联固化剂用量的确定
实验中选择的交联固化剂是脲醛树脂 S M － 5265 ，由表 3 可以看出：交联固化剂用量对漆膜的附着力影响最大、对弯曲和耐 MEK 擦拭性能也有较大影响，对漆膜硬度无明显影响。
图 1 是不同交联固化剂用量对漆膜性能部分性能的影响。
图 1 为了能将指标便于直观显示于同一坐标系中，特将性能指标均值处理如附着力：均值取倒数× 2.5 ；耐 MEK 擦拭：均值 /10 ；硬度：保持不变；弯曲： 3/ 均值 , 所得指标越大越好。
从图 1 可以看出，四种用量对硬度的影响不明显（均值都为 5.0 ）；交联固化剂用量 10% 时附着力最好（均值达到了 0.3 ），耐 MEK 擦拭性能相对较差一些，弯曲性能较好； 15% 时除了硬度和其它三水平相同外，其它性能都较差； 20% 时耐 MEK 擦拭性能和弯曲性能都最好，附着力一般（均值 1.3 ）； 25% 时漆膜的耐 MEK 擦拭性能和硬度最好，另外两种性能较差。考虑到彩板的可加工性选择交联固化剂用量 20% 。
2.3.2 颜基比的确定
正交实验可得到颜基比对漆膜性能有明显影响 [3 ～ 6] ，对硬度和弯曲性能影响最大，对耐 MEK 擦拭和划格附着力的影响次之。图 2 是不同的颜基比对漆膜性能的影响（注：指标数值处理同图 1 ）。
由图 2 可以看出：颜基比为 0.5 时，除附着力性能优异外，其它三个性能均相对较差；颜基比为 1 . 0 时，性能表现均不理想；颜基比为 1.5 时耐 MEK 擦拭性能和硬度都很理想，但附着力和弯曲性能相对较差；颜基比为 2.0 时除附着力表现稍差外，其它性能均很好。综合考虑后，确定颜基比为 2.0 。
2.3.3 催化剂用量
的确定实验显示，催化剂用量对漆膜性能也有很大的影响，其中对漆膜的耐 MEK 擦拭性能影响最大，其次对漆膜的附着力、硬度也有很大影响，对漆膜的柔韧性有一定影响，见图由图 3 （注：指标数值处理同图 1 ）可以看出：在未用催化剂时，除了附着力较理想外，其它的性能都相对较差；催化剂用量 1% 时除了附着力较差外，其它性能都较好，在催化剂用量为 3% 时漆膜硬度最高，附着力稍差 ,5% 时漆膜附着力性能最差。附着力可以通过使用附着力促进剂加以改进，综合平衡考虑确定催化剂用量为总基料 1% ～ 3% 。
2.3.4 助剂的确定
助剂的使用对漆膜的机械性能影响相对较小，但对漆膜的其它性能如表面性能等有一定影响。
消泡剂：由正交实验分析中可以看出：漆膜的表面性能显示 BYK － 057 比 BYK － 055 更好。而且漆膜的表面情况也没有明显劣势，只是用量还需要进一步的调整。进一步实验结果见表 4 。
表 4 消泡剂不同用量的涂膜效果
所以消泡剂选用 BYK － 057 ，用量为总配方的 0.6 ％。
湿润分散剂：通过实测各项指标显示： BYK － 163 比 BYK － 110 要好一些，故选择 BYK － 163 作为湿润分散剂。
强力降低表面张力的有机硅表面助剂：从实测的各指标来看， BYK － 310 除了在漆膜硬度方面稍差一点外，其它性能方面都优于 BYK － 306 。故综合考虑选择 BYK － 310 。
为了消除实验中表现出的附着力稍差的情况，对强烈降低表面张力的有机硅表面助剂的用量做了进一步的实验。通过平行四个实验， BYK － 310 对漆膜性能的影响用量为 0.2% 、 0.25 ％时，漆膜附着力为 0 级，表面有缩孔， 0.15 ％为最佳。
2.4 配方确定及漆膜性能测试
得到环氧底漆配方：环氧树脂 100 份；交联固化剂脲醛树脂 20 份；颜料，钛白 + 磷酸锌 + 硼酸锌（ 2 ／ 1 ／ 1 ），颜基比为 2.0 ；催化剂， BYK － 450 ，用量为总基料的 1% ；消泡剂， BYK － 057 ，用量为总配方的 0.6% ；湿润分散剂 BYK － 163 ，用量为总配方的 5% ；调整 BYK － 310 的用量为总配方的 0.15% 。依照上述配方配得涂料与聚酯面漆配套制得漆
表 5 环氧底漆的性能指标
膜，测其性能指标见表 5 。由表 5 可以看出制备的环氧底漆具有明显的硬度和耐溶剂性能，同时附着力性能也极佳。
3 结 语
采用正交实验法确定各个因素对环氧底漆性能的影响，通过进一步的考察，用较少步骤合理地确定出最佳配方，制得漆膜具有明显的硬度和耐溶剂性的优势，同时附着力性能也极佳。 |
