深圳市波纹机械漆的研究

　 　波纹漆是一种美术涂料。较初的波纹漆是采用硝化棉为原料制备的溶剂型涂料。近年来，随着涂料的发展，已经有波纹漆的报道［1-3］。在我们之前的工作中［4-5］，采用双组分环氧乳液为底漆，含氟丙烯酸乳液、硅丙乳液或丙烯酸乳液为面漆制备了波纹漆。

但环氧乳液和固化剂配制的双组分环氧乳液底漆，乳液和固化剂要按比例混合使用，而且添加固化剂后的底漆必须在5~8 h 内用完，使施工时间受到限制。在本实验中，我们对环氧底漆进行了替代，制备了一种由弹性乳液为底漆，丙烯酸乳液为面漆的波纹漆。

对影响裂纹图案的因素进行了研究，并将弹性乳液制备的裂纹图案与环氧乳液底漆和硝基漆制备的裂纹图案进行了对比。对涂料的综合性能，如附着力、耐水性、耐擦洗性等进行了检测，检测结果表明，该波纹涂料能够满足实际应用的要求。

1 波纹漆实验部分

1.1 原材料

钛粉：R900，美国杜邦（DuPont）公司；水性色浆：昆山市世名科技开发有限公司；润湿/ 分散剂：P-01、消泡剂：SP-01、增稠剂：TT-936，山东聊城市鲁工涂料助剂有限公司；丙二醇：分析纯，天津福晨化学试剂厂；多功能助剂：AMP-95，陶氏化学；环氧乳液：EP-20、环氧乳液固化剂：AB-HGA，浙江安邦新材料有限公司；去离子水：聊城大学化学化工学院。

1.2 仪器与设备

实验室多功能分散机：KSL-4002L、刮板细度计：0~150 μm、线棒涂布器：QXD，天津精科材料试验机厂；涂膜制备器（分别为50 μm、100 μm、150 μm、200 μm）：SZQ、耐洗刷性测定仪：QFS，天津永利达材料试验机有限公司；数码相机：S5，佳能有限公司；电子天平：EBL200，日本岛津（Shimadzu）；托盘天平：ZYT2-500，北京中西远大科技有限公司。

1.3 波纹漆的制备

　 波漆分为底漆和面漆两部分，其中底漆采用弹性乳液制备，必要时添加少量色浆或增稠剂；按表1 配方将色浆和丙烯酸乳液、多功能助剂、增稠剂以400 r/min 转速，在分散机中混合均匀，即制得波纹面漆。白色波纹漆采用自制的白色色浆，其制备过程如下：将水、助溶剂于300 r/min 转速下，在分散机中预混合，然后加入分散剂和消泡剂，并持续搅拌约15 min。然后，在300 r/min 转速下缓缓加入钛白粉，搅拌速度提高到1 500 r/min，再分散30 min 左右。当用刮板细度计检验分散体混合物的细度<60 μm 时，即制得白色色浆。

表1 波纹面漆的配方

1.4 波纹漆的涂装方法

　 波纹底漆采用刷涂或湿膜制备器涂装。涂膜厚度由湿膜制备器与底材间的缝隙准确控制。涂料涂装后，得到准确厚度的平整湿膜，然后在室温或烘烤下干燥成膜。根据所需的膜厚，选择不同型号的湿膜制备器进行涂装，涂装完毕后，底漆烘干至表干。之后，将面漆涂装到底漆上，并于室温下进行干燥。在面漆干燥过程中，就会形成波纹图案。

2 结果与讨论

2.1 波纹底漆和环氧底漆的波纹图案比较

　波纹是面漆干燥过程中产生收缩形成的。波纹产生的影响因素包括收缩所产生拉应力的大小、面漆的拉伸强度和底漆的柔韧性。由于乳液成膜后的柔韧性和环氧乳液成膜后的不同，使得两者形成的波纹图案有一定差异。

乳液成膜后可一直保持良好的柔韧性，而环氧乳液涂膜的柔韧性仅能保持8 h 左右。这就使得乳液制备的底漆施工时间长，基本不受限制，而采用环氧乳液制备的底漆在成膜后8 h 内可以形成合适的波纹图案，8 h 后就很难形成合适的波纹。实验中对相同的玻璃底板涂装环氧乳液底漆和弹性底漆，在底漆成膜后6 h、12 h、24 h、36 h、48 h5 个时间段同时涂装丙烯酸面漆。

结果发现：在波纹底漆上各时间段均可以形成很好的波纹图案，而且波纹图案的纹理大小基本不随时间变化（图1a）。而在环氧乳液底漆上，随着时间的推移，波纹图案的纹理逐渐变得密集，在48 h 后有时不形成波纹，有时形成纹理特别密集的微小裂纹（图1b、c）。

这是由于弹性底漆能在很长的时间内保持柔韧性，而环氧乳液底漆只能在较短的时间内保持柔韧性，在成膜48 h后柔韧性基本丧失。柔韧性好的底漆有利于开裂，而柔韧性差的底漆不利于开裂。由图1 可见：弹性底漆在各时间段形成的波纹图案基本不变；环氧底漆在晚期形成的波纹图案很密集，不如早期形成的波纹图案清晰。

a—底漆各时间段的波纹图案；b—环氧底漆成膜6 h 后的波纹图案；c—环氧底漆成膜48 h 后的波纹图案

图1 弹性底漆和环氧底漆的裂纹图案比较

2.2 弹性底漆和硝基波纹漆的波纹图案比较

底漆和硝基波纹漆的波纹图案比较见图2。

a—底漆的波纹图案；b—硝基波纹漆的波纹图案

图2 底漆和硝基波纹漆的波纹图案比较

由图2 可见：底漆形成的波纹边缘整齐，纹理平直，基本上每条波纹都与其它波纹相交。而硝基波纹漆的纹理曲折，一部分波纹还没有与其它波纹相交就停止了生长，没有充分延伸。

2.3 环境温度与通风对波纹漆形成的影响

　 实验中对涂膜在10℃、15℃、25℃和35℃进行干燥的情况进行了研究。在室温为10℃时，涂料涂装后能形成很好的波纹图案。而在35℃的环境温度中涂料涂装后基本不开裂，只有在采用电风扇适量通风后才可以形成较理想的波纹图案。这是由于在较低的温度下，形成的涂膜较脆，所以易于开波纹。而温度较高时，涂膜的柔韧性增加，不易开裂。而通风可加速水分挥发，降低涂膜温度，同时也会使涂膜收缩的速度加剧，因而在通风的情况下也容易开波纹。

2.4 不同底材的涂装效果与应用实例

　波纹漆涂装在金属板底材后，形成的小波纹具有波纹金属的效果，因此金属涂装波纹漆后可替代波纹金属，用于装饰和装修之中。当波纹漆涂装在机械板上时产生的波纹图案也可用于装饰、装修之中，而且波纹图案与宋代冰裂纹瓷器的图案非常接近。波纹漆涂装于机械、机床、设备、机器、五金钢铁等地方，可产生很好的装饰效果。

3 波纹漆涂膜性能

　按照GB/T 9286—1998《色漆和清漆 漆膜的划格试验》，GB/T 9755、GB 9756—2001《合成树脂乳液涂料标准》对金属板上涂膜的主要性能指标进行测试，结果见表2。

表2 波纹漆的性能指标

　 由表2 可见：乳液底漆对底材和面漆都有很好的附着力，能满足实际应用要求。该波纹涂料的耐水性、耐碱性和耐擦洗性优异，具有良好的实际应用性能。

4 结语

　 在实验中，采用弹性乳液替代环氧乳液制备了一种产生波纹效果的油性波纹漆，与原来采用环氧乳液底漆制备波纹漆相比，施工时间***；与硝基波纹漆的图案相比，乳液底漆产生的波纹边缘整齐，纹理平直。对涂膜的综合性能进行了测试，结果表明，该波纹漆附着力良好，耐水性、耐碱性、耐擦洗性优，具有良好的实际应用性能。