作者：Richard Flecksteiner、Terri John和Cassandra Giorgio，OMNOVA Solutions 公司，美国俄亥俄州比奇伍德

我们需要一种不渗水和盐且成型良好的疏水膜，来预防有漆金属表面被腐蚀。获得这种疏水膜最有效的的一种方法是使用成膜助剂。但随着涂料配方中成膜助剂逐渐减少，涂料防护膜的形成就变得越加困难。同时，受法规和消费者喜好的影响，涂料制造商希望进一步降低涂料中挥发性有机化合物（VOC）的含量。

降低涂料中成膜助剂的一种方法是降低聚合物的最低成膜温度（MFFT）。实现此目的的直接方法是降低聚合物的玻璃化转变温度（Tg）。不幸的是，这会降低涂层的硬度和耐沾污性。为此，我们使用专门的颗粒形态和工艺条件，开发出了一种乳胶，它可在不使用成膜助剂的情况下配制成涂料，该涂料具备优异的耐腐蚀性和对钢基材的粘附性，并且足够坚硬，抗阻力性能良好且耐耐沾污。

实验方法

实验涂料组合物采用Pliotec®SC140，它是一种自交联苯乙烯/丙烯酸乳胶。这种乳胶的典型性能列于表1。

用配有考雷司铜铝合金刀片的高速分散机将Pliotec SC140配制成实验涂料。按照典型的涂料制备方法制备涂料。实验涂料的配方见表2。

对基于Pliotec SC140的实验涂料进行了评价，并与市场上销售的不需要底漆的直接施涂在金属上（DTM）的六种市售涂料进行比较。液体涂料性能列于表3。实验涂料标示为“SC140”，而市售涂料标示为“CPX”，其中X是指涂料的编号。

市售涂料的挥发性有机化合物（VOC）含量范围在0至＜250g/L之间。测试的所有涂层的体积和重量固体含量是相似的，而黏度范围相当宽，在81至118KU之间。

按照ASTM D523，使用微型三角度光泽计测量光泽度。记录每个角度三次测量值的平均值。

在涂层上测试早期耐水性。对于本试验，用10密耳的涂布器将涂料施涂到冷轧钢板上。使涂层在室温环境条件下干燥4小时。将试板的背面、边缘和底部贴上胶带，将板悬挂在水中过夜。第二天早上，将板从水中取出并评定起泡、生锈和失光情况。还需注意涂层恢复的能力。

测量冷轧钢板上涂层的附着力。使用15密耳涂布器施涂涂料。让涂料在实验室室温条件下干燥1天，然后根据按照ASTM D3359测量附着力。对在室温环境条件下放置7天的涂层也测试附着力。

对用15密耳涂布器涂布在阳极化铝板上的涂层测试耐冲击性。将涂层在室温环境条件下干燥1周，然后按照ASTM D2794进行测试，使用4磅落锤，从各种高度下下落。

用ASTM D522中方法A锥形轴弯曲试验测试涂层的柔韧性。也对使用15密耳涂布器涂布在阳极化铝板上的涂层进行该测试。涂层干燥1周之后，然后将其放置在测试设备中，涂覆漆面远离心轴。然后将试板弯曲。如果漆膜没有开裂或分离，则涂层通过试验。

通过盐雾试验500小时后评价起泡和生锈来测定耐腐蚀性。使用15密耳涂布器棒涂布在冷轧钢板上，得到2.8至3.2密耳厚的干膜厚度。将涂层在室温环境条件下干燥1周。在涂层上进行“X”划痕，并将试板粘贴胶带以覆盖所有未涂覆的区域。然后将试板置于Q-Fog盐雾箱中，用5％质量比的NaCl溶液进行恒定喷雾500小时。500小时后，将试板取出并评定。泡的大小用数值2至8进行记录，8为非常小，而2是非常大。用F（少量）、M（中等）、MD（中等偏密集）或D（密集）等字母来记录起泡数量。有几个小泡的试板将被评为8F，而被大泡覆盖的区域将被评为2D。使用与起泡数量相同的上述衡量方法来记录生锈量，所以很少量生锈会被记录为F，而严重生锈则被记录为D。

在QUV加速老化试验机中试验500小时后测量保光率。对于该试验，使用15密耳涂布器将涂料施涂到阳极化铝板上。在室温环境条件下将试板固化1周后测量光泽度。试板上贴上胶带以覆盖所有未涂覆的区域，然后放置在QUV箱中。老化试验周期为在60℃下UVA灯照8小时，接着是在50℃下冷凝4小时。500小时试验后，将板取出，再次测量光泽度。

通过铅笔硬度试验ASTM D3363测试涂层的硬度。使用15密耳涂布器将涂料施涂到阳极化铝板上。涂层干燥1周后，然后用各种不同硬度的铅笔刮擦漆膜表面来测量涂层的硬度。硬度被记录为不能去除涂层的最硬的铅笔。

通过使用10密耳涂布器涂覆封闭的Leneta卡片来测定涂层能形成涂膜的最低温度。将试板置于设定在50℉和50％相对湿度下的Tenney箱中过夜。第二天早上确定涂膜的质量。

为评价涂层的耐沾污性，使用15密耳涂布器将涂料涂覆在冷轧钢板上得到2.8至3.2密耳的干膜厚度。使涂层在室温环境条件下干燥1周。在涂层上进行“X”划痕，然后将试板粘贴胶带以覆盖所有未涂覆的区域。然后将试板以向南45度放置在试架上。将试板取下分别评定耐沾污性和耐腐蚀性能。

结果与讨论

早期耐水性试验旨在模拟一种被涂漆的物品，然后放置户外，在那里涂层在完全固化之前可能会淋。大多数市售涂料在过夜浸泡后从水中取出时，起泡严重并且有生锈。基于Pliotec SC140的实验涂层轻微起泡，但没有生锈。

将试板恢复一夜后再次进行检查。数据列在表4中。实验涂层上的起泡完全消失。市售涂料都有生锈、起泡或两种情况都有。所有涂层在浸泡和恢复之后都失去了光泽。基于Pliotec SC140的实验涂层保留了其初始光泽度的93％。对于市售涂料，保光率范围为69％到97％。涂层的外观也被记录下来。图1中的照片显示了恢复后的试板。试板CP1、CP2、CP4和CP5均有生锈。CP2、CP3和CP6的试板都保留有由于起泡造成的粗糙表面。只有基于Pliotec SC140的实验涂层有好的外观。

表5包含了涂层评估的数据。每种涂层都没有闪锈，并且都能在50℉下形成良好的涂膜。涂料的VOC越低越难在较低温度下形成涂膜。

涂层均具有可接受的光泽度，除了CP5，它被标记为半光而不是高光涂料。在QUV箱中500小时试验后也测量光泽度。基于Pliotec SC140的实验涂层保留了其初始光泽度的95％而高光泽市售涂层的保光率仅在10％至81％之间。半光涂层的保光率也保持在95％，但起始值低得多。由于QUV老化试验是用来代替实际曝露情况，我们可预计市售涂料的失光比实验涂层要快得多。实验涂层看起来更新、使用时间更长。

对作为直接涂覆在金属上的涂料销售的产品进行预估，所有涂层在冷轧钢板上都具有优异的附着力。所有涂层都通过了160 英寸-磅的正向/反向冲击性能及锥形轴弯曲试验。市售涂料CP2也是零VOC涂层，但是最软的，只有B的铅笔硬度等级。剩余的市售涂料具有HB的铅笔硬度，除了CP3的铅笔硬度为F外。实验涂层的铅笔硬度为F。CP3的VOC含量为192g/L，实验涂层为0g/L。基于Pliotec SC140的实验涂层的涂膜硬度比VOC小于100g/L的其他任何一种涂层的硬度都硬。

耐腐蚀性试验也表明实验涂层与市售涂层之间的显著差异。基于Pliotec SC140的实验涂层制备时不使用腐蚀抑制颜料。图2中的图片显示了冷轧钢板上的涂层500小时盐雾试验后的情况。

涂层的干膜厚度在2.8至3.2密耳之间。就像从图中和表6的数据中所看到的，基于Pliotec SC140的实验涂层比任何市售产品都具有显著更好的耐腐蚀性。区域情况尤其如此，外观差异也很大。

基于Pliotec SC140的实验涂层也放置在俄亥俄州阿克伦市的实验架上。市售涂料CP2和CP5也进行了暴露。试架朝南设置，试板呈45°角放置。图3显示了1年老化试验后的试板。CP5配制的挥发性有机化合物（VOC）含量低于100 g/L，老化1年后看起来相当糟糕。划线处有大量的锈蚀，试板大范围起泡。相比起来，CP2和实验涂层都看起来相当不错。它们都是零VOC涂层。实验涂层在划线区域的耐腐蚀性较好，但两种情况下的耐污染性相似。

结论

我们看到，使用Pliotec SC140配制成的涂层，其配制时不使用成膜助剂，VOC含量为0g/L，它们能提供DTM涂层优异的耐腐蚀性、非常好的早期耐水性和良好的总体性能。这些结果是在不使用腐蚀抑制颜料的情况下获得的。与市售的DTM涂料相比，其中一些配方的VOC含量高达250g/L，基于Pliotec SC140的实验涂层在盐雾室试验中以及户外曝露试验中均具有优异的耐腐蚀性。