摘要：水性丙烯酸烤漆主要指以水溶性丙烯酸树脂为主要原材料制成的烤漆，其外观优良、施工工艺操作简便，能够被广泛应用于汽车、铝型材等领域中。本文围绕水性丙烯酸烤漆的制备展开试验，试验部分详细描述试验原料、固化剂制备、烤漆制备和性能测试过程，通过研究发现，水性封闭型异氰酸酯固化剂可通过氨基甲酸酯键的形成提升涂层柔韧性，从而有效解决涂层柔韧性不足问题，为烤漆应用提供更优选择。

关键词：水性封闭型异氰酸酯固化剂；水性丙烯酸烤漆；试验；性能

引言：

随着环保意识的不断增强和涂装技术的不断发展，水性涂料逐渐成为涂装领域的研究热点。水性涂料具有低挥发性、低污染性等环保特点，在涂装过程中能够有效降低溶剂排放，从而满足环保法规的要求[1]。在水性涂料中，水性封闭型异氰酸酯固化剂作为一类重要的交联剂，具有快速固化、高硬度、耐化学腐蚀等多种优越性能，使其在工业涂装领域具有广泛应用前景。

1 试验部分

1.1 试验原料

主要成膜树脂（市售）：甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸、丙烯酸丁酯；水性封闭型异氰酸酯固化剂基础原料（陶氏化学）：异佛尔酮二异氰酸酯；固化剂制备过程中的反应助剂（市售）：二甲基乙醇胺、丁酮、三乙胺；封闭剂（上海精彩化工）：3，5-二甲基吡唑；固化剂（湛新公司）：氨基树脂CYMEL 325；增稠剂ACRYSOL™ RM 8W、消泡剂BYK-025、流平剂BYK-31（上海俊彩化工）。以上原料均为工业品。

1.2 水性封闭型异氰酸酯固化剂的制备

本次试验水性封闭型异氰酸酯固化剂制备的详细步骤和方法如下：（1）将异佛尔酮二异氰酸酯和3，5-二甲基吡唑按等量比例加入反应瓶。（2）完成上一步混合操作后，将适量丁酮加入反应瓶起稀释作用，确保反应体系的适当浓度。（3）在恒温条件下，将反应瓶置于60°C下保温5h，促使异氰酸酯和封闭剂发生反应，生成异氰酸酯半封闭物（A）。（4）在另一反应瓶中，以丁酮为溶剂，将原料中主要成膜树脂涵盖物质按比例滴加。（5）滴加结束后，将反应瓶置于80°C恒温环境下保温，5h后可得含羟基聚丙烯酸酯（B）。（6）将前文标记物质（A）（B）进行充分混合，添加适量二月桂酸二丁基锡催化剂（占总混合溶液0.1‰）。（7）将反应混合物升温至80°C并置于恒温环境下，预聚体（C）可在恒温环境状态下5h后生成。（8）将三乙胺加入前文标记物质（C）中进行中和，随后通过减压蒸馏去除物质中溶剂成分，最终得到水性封闭型异氰酸酯固化剂BL-1。

1.3 水性丙烯酸烤漆的制备

本次试验水性丙烯酸烤漆的制备步骤和方法如下：（1）准备好所需的原料，按照预先设计的配方比例，将CTW-6028、CYMEL 325、固化剂BL-1、N，N-二甲基乙醇胺以及其他助剂依次加入反应容器中。（2）使用搅拌设备将上述原料进行充分的混合和搅拌，确保反应体系均匀。（3）在混合搅拌20分钟后，逐步加入增稠剂ACRYSOL™ RM 8W和适量的去离子水，继续搅拌使体系充分混合，最终获得水性丙烯酸烤漆。

1.4 性能测试

本次试验对水性丙烯酸烤漆涂层进行性能测试的主要内容如下：（1）黏度测试。使用旋转黏度计测定涂料的黏度，反应涂料的流动性和施工性能。（2）柔韧性测试。采用标准柔韧性测定方法（GB/T 1731—1993），评价涂层的弯曲和拉伸性能，判断其在各种应力下的变形能力。（3）附着力测试。使用标准附着力测定方法（GB/T 1720—1979），评价涂层与基材之间的结合强度。（4）光泽测试。采用标准光泽度测定方法（GB/T 1743—1979），评估涂料表面的光泽度，从而判断涂层的外观质量。（5）铅笔硬度测试：参照标准铅笔法测定漆膜硬度（GB/T 6739—2006），测定涂层的硬度级别，以了解其耐刮擦性能。

2 结果与讨论

2.1 水性封闭型异氰酸酯固化剂固化机理对烤漆涂层性能的影响

水性封闭型异氰酸酯固化剂分子中封闭基团能够在特定温度下解封，生成异氰酸酯基团与活性氢组分进行充分反应，形成氨基甲酸酯键，有效提升涂层柔韧性[2]。试验结果显示，通过引入这一固化机理，所制备的水性丙烯酸烤漆涂层不仅具备了高硬度，同时也表现出良好的柔韧性，此种涂层特性对于满足涂料在实际应用中的抗刮擦、耐冲击等性能需求具有重要意义。

2.2 基于水性封闭型异氰酸酯固化剂的水性丙烯酸烤漆的涂层性能

试验结果表明，本次制备水性丙烯酸烤漆涂层外观平整光滑，涂层展现出优越的光泽度，光泽度值达到92。在附着力方面，涂层的附着力评级≤1，表明涂层能够牢固附着在基材上，具备出色耐久性和稳定性。铅笔硬度测试显示涂层的硬度为2H，表明涂层在表面受到机械划伤和磨损时具备较强抵抗能力。涂层的柔韧性评级为1，表明涂层在面对弯曲和变形时具备出色的适应性和韧性。

结束语：

综上所述，本文具体阐述了基于水性封闭型异氰酸酯固化剂的水性丙烯酸烤漆制备过程及其对涂层性能的影响。在本次试验中，成功引入氨基甲酸酯键，为涂层的柔韧性和硬度提供了均衡的改善，试验结果表明，本次试验制备水性丙烯酸烤漆在光泽度、附着力、柔韧性等方面均有出色表现，能够在涂层中实现较高的硬度以及卓越的耐冲击性，为涂装领域的技术创新和实际应用提供有益参考。

参考文献：

[1]何程林.高性能水性烤漆的制备及性能研究[J].涂料技术与文摘，2021，042（006）：16-19，28.

[2]李俊鹏.高性能单组分水性丙烯酸自干玻璃漆的制备及性能[J].涂层与防护，2022，43（1）：5.