新型高分子水性聚酯樹(shù)脂的應(yīng)用

       2015年注定是一個(gè)不平凡的年份，從年初國(guó)家相關(guān)部門(mén)頒布了《關(guān)于對(duì)電池、涂料征收消費(fèi)稅的通知》，等于是吹響了中國(guó)涂裝行業(yè)向“低污染、環(huán)?；?、水性化”轉(zhuǎn)型發(fā)展的號(hào)角。2015年也是中國(guó)的多事之秋，其中又以天津化學(xué)原料大爆炸為代表，種種的不幸呼喚著公司盡早向水性化、安全化轉(zhuǎn)型。可喜的是：不管是終端涂裝廠家還是涂裝原材料供應(yīng)商大多數(shù)均已有計(jì)劃或已向水性化轉(zhuǎn)型。經(jīng)過(guò)多年研究與應(yīng)用，國(guó)內(nèi)涌現(xiàn)出了一些優(yōu)秀的原材料供應(yīng)商如南方樹(shù)脂等，得益于多年的不懈努力，不但掌握了性能優(yōu)異的水性聚酯樹(shù)脂的生產(chǎn)，還對(duì)樹(shù)脂地運(yùn)用也有很深入的研究，可以對(duì)目標(biāo)客戶(hù)快速輸出整套成熟的工藝方案，便于下游涂料客戶(hù)減少磨合期，以達(dá)到可快速量產(chǎn)的目的?？偟膩?lái)說(shuō)，雖然溶劑型產(chǎn)品在市場(chǎng)上已成熟運(yùn)用幾十年，性能優(yōu)異、工藝穩(wěn)定，可也給環(huán)境帶來(lái)的沉重的壓力及對(duì)工作人員的身體造成了非常大的損害。但是水性技術(shù)同樣也經(jīng)過(guò)了很多年的儲(chǔ)備與發(fā)展，而且在溶劑型基礎(chǔ)上鉆研及摸索，少走了很多彎路，技術(shù)已相對(duì)成熟。時(shí)至今日，可以毫不夸張地說(shuō):油性能做到的，水性也可以做到。現(xiàn)公司遇上了政策支持、技術(shù)成熟的黃金時(shí)期，公司切不可錯(cuò)過(guò)這一個(gè)發(fā)展水性化的非常時(shí)期。

    首先挑選合適的單體及反應(yīng)條件進(jìn)行水性聚酯樹(shù)脂的合成反應(yīng)，反應(yīng)流程圖如下：

單體及反應(yīng)條件進(jìn)行水性聚酯樹(shù)脂的合成反應(yīng)流程圖

    反應(yīng)過(guò)程：公司挑選了多元醇與多元酸在催化劑作用下進(jìn)行脫水酯化縮聚反應(yīng)，反應(yīng)初步完成后即為飽和聚酯樹(shù)脂，接著我們用中和劑（如DMEA等）中和樹(shù)脂的羧基，進(jìn)行酸堿中和，中和后的產(chǎn)物即為鹽（PH控制在8.0~8.5之間），所以中和后的樹(shù)脂即可完全水溶，再按照成品的要求，加入一定量的BCS作為WP-536樹(shù)脂的助溶劑，可使樹(shù)脂水溶性更好，而且外觀清澈透明，最后再加入純凈水將樹(shù)脂的固含調(diào)節(jié)到50%，即可過(guò)濾包裝出貨。

    按照此生產(chǎn)工藝，生產(chǎn)出的WP-536樹(shù)脂外觀清透，水溶性好，可長(zhǎng)期儲(chǔ)存不分層、不水解，而且分子量高，賦予涂膜有極好的性能，而目前市面上的水性聚酯，絕大部分都是水性丙烯酸與水性聚酯采用熱拼或冷拼方法生產(chǎn)（因其無(wú)法解決純水性聚酯樹(shù)脂易水解，儲(chǔ)存穩(wěn)定性差等難題），所以這也是市面上的所謂水性聚酯的性能不夠理想的最主要原因。

    表1 WP-536參數(shù)

    將WP-536與市面上類(lèi)似水性產(chǎn)品及傳統(tǒng)溶劑型產(chǎn)品進(jìn)行性能對(duì)比：

    表2 WP-536與市面同類(lèi)產(chǎn)品比較（一）

    測(cè)試儀器：WGG-60通用型光澤儀；NK-2#杯；三菱鉛筆B~H一套；QCJ沖擊儀；BYKO-TEST1500測(cè)厚儀；DHG系列臺(tái)式鼓風(fēng)干燥箱；JECO-6173pH計(jì)，百格刀。

    涂裝方式：噴涂；涂裝底材：前處理馬口鐵；烘烤條件：140~160℃*30min（其中WP-536白色漆與市售水性聚酯白色漆140℃*30min,油性聚酯白色漆160℃*30min）。

    表3 WP-536與市面同類(lèi)產(chǎn)品比較（二）

    結(jié)果分析與討論：從上面表3實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，WP-536是一款非常具有特色的水性飽和聚酯樹(shù)脂，具有支化度高，分子量大的特點(diǎn)。與市售水性聚酯樹(shù)脂比較時(shí)，在WP-536/747氨基樹(shù)脂=85/15，而市售水性聚酯/747氨基樹(shù)脂=80/20（通過(guò)多次梯度實(shí)驗(yàn)得出市售水性聚酯與氨基樹(shù)脂的配比在80/20時(shí)，性能為最佳）及相同的顏基比（P/B=1/1），還有相同的烘烤條件下，可以看出，WP-536可以在更少的氨基樹(shù)脂條件下反應(yīng)出更好的柔韌性，這一點(diǎn)可以通過(guò)沖擊及重涂結(jié)果看出來(lái)，這也印證了目前市面上很多所謂的水性聚酯其實(shí)都不是真正的純聚酯，而是通過(guò)丙烯酸改性的聚酯，所以它或多或少的保留了丙烯酸“脆”的特點(diǎn)，這是因?yàn)槌四戏綐?shù)脂外，國(guó)內(nèi)的樹(shù)脂生產(chǎn)廠家真正掌握穩(wěn)定的水性聚酯生產(chǎn)工藝的還不多，所以只能通過(guò)丙烯酸改性來(lái)穩(wěn)定聚酯的儲(chǔ)存性，防止水解，歸根結(jié)底還是因?yàn)檫@些生產(chǎn)廠家沒(méi)辦法將水性聚酯的分子量做大，所以基本性能和儲(chǔ)存性都相對(duì)遜色。而南方樹(shù)脂的高分子量的水性聚酯WP-536擁有快速反應(yīng)的特性，而且交聯(lián)程度高，這一點(diǎn)也可以從與油性聚酯的白色漆對(duì)比中可以看出，同樣是聚酯產(chǎn)品，油性聚酯不但氨基樹(shù)脂比例要比WP-536用的多（約多2倍的量），還要烘烤160度的高溫，而且反應(yīng)的強(qiáng)度也不及WP-536，還要借助酸催化劑的幫助下性能才勉強(qiáng)與WP-536持平，并且硬度上還遜色于WP-536，這其中的原因也是由于油性聚酯的分子量一般都較小（2000~3000）左右，另外就是由于WP-536側(cè)鏈有羧基的作用，起到了“酸催化”的作用，所以整體的反應(yīng)速度及交聯(lián)程度就大幅地領(lǐng)先油性聚酯。所以綜上所述，WP-536是一款在性能上大幅領(lǐng)先于市售水性聚酯及傳統(tǒng)油性聚酯的新型產(chǎn)品，而且更少的氨基樹(shù)脂及更低的烘烤條件，可降低涂料的成本，為客戶(hù)節(jié)省不少的開(kāi)支。公司同樣進(jìn)行過(guò)穩(wěn)定性對(duì)比，發(fā)現(xiàn)，市售的水性聚酯穩(wěn)定性與WP-536有很大差距：在50℃加溫儲(chǔ)存10天后，發(fā)現(xiàn)市售的水性聚酯外觀出現(xiàn)了乳白及分層等水解現(xiàn)象，而且重新進(jìn)行攪拌也無(wú)法使之恢復(fù)透明狀，而公司的WP-536經(jīng)過(guò)加溫儲(chǔ)存，依舊清澈透明，外觀與測(cè)試前無(wú)明顯變化。所以，經(jīng)過(guò)加溫儲(chǔ)存測(cè)試穩(wěn)定性試驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)市售的樹(shù)脂在穩(wěn)定性方面與公司對(duì)應(yīng)產(chǎn)品有很大的差距，其不能夠長(zhǎng)期穩(wěn)定儲(chǔ)存，這也是為何國(guó)內(nèi)水性聚酯樹(shù)脂供應(yīng)廠家均是提供未中和的高固含的水性聚酯樹(shù)脂的原因所在（若中和加水稀釋后，儲(chǔ)存穩(wěn)定性會(huì)大幅降低），而廣州產(chǎn)協(xié)卻同時(shí)在提供加水稀釋后的50%固含與未加水中和的75%的樹(shù)脂。通過(guò)綜合分析，公司在水性聚酯的實(shí)力是大幅領(lǐng)先于競(jìng)爭(zhēng)廠家的。

    若客戶(hù)實(shí)際烘烤溫度比140℃高（如160℃時(shí)），WP-536還可以以更低的成本反應(yīng)出出色的性能：

    表4 WP-536白色漆（90/10）參考配方

    涂裝方式：噴涂；涂裝底材：前處理馬口鐵；烘烤條件：160℃*30min

    表5 WP-536白色漆（90/10）性能檢測(cè)結(jié)果

    實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析：從表5實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出當(dāng)烘烤條件為160℃時(shí)，可以將WP-536配制的白漆中的氨基樹(shù)脂比例從85/15降低到90/10（5.6/1降到9/1），而且基本性能是幾乎沒(méi)有改變的，始終維持在一個(gè)比較高的水平。氨基樹(shù)脂的減少直接可以降低涂料的物料成本，而且更少的氨基樹(shù)脂，也就可以少加點(diǎn)色漿就可以做到一樣的顏基比，所以使用WP-536作為水性工業(yè)涂料的主體樹(shù)脂時(shí)，可以給客戶(hù)帶來(lái)很高的性?xún)r(jià)比與靈活性。

    總結(jié)

    水性樹(shù)脂經(jīng)過(guò)多年的臥薪嘗膽，時(shí)至今日，也已經(jīng)發(fā)展到了一個(gè)很高的水平，可以說(shuō)是到了和油性樹(shù)脂一較高下的時(shí)候了。通過(guò)前面的介紹，可以看出南方樹(shù)脂生產(chǎn)的水性飽和聚酯樹(shù)脂在性能上是非常突出的，只使用很低當(dāng)量的氨基樹(shù)脂就可以有很強(qiáng)的交聯(lián)程度。所以那些還抱著水性比不上油性體系心態(tài)的朋友應(yīng)該放下戒心，大力轉(zhuǎn)型水性產(chǎn)品。選擇南方樹(shù)脂的水性產(chǎn)品還可以降低不少的成本，而且公司有非常成熟的方案來(lái)幫助大家的轉(zhuǎn)型升級(jí)，花費(fèi)低，代價(jià)小。從另一角度來(lái)看，國(guó)家的“消費(fèi)稅”法規(guī)的出臺(tái)，也意味著油性體系的路子會(huì)越走越窄，而很明顯水性體系就是一條康莊大道。為了早日使大家的生存環(huán)境有所改善，那么公司應(yīng)該早日向水性化轉(zhuǎn)型升級(jí)。