论文部分内容阅读
引言
近年来，金属包装以其较高的阻隔性，较强的密封性，良好的印刷性等性能，广泛应用于食品、饮料、医药、日化用品、化工等行业。金属铝材料具有质量轻、易加工和抗腐蚀性等优良的性能，广泛使用于铝罐制造业中。铝在金属包装领域保持着强大的生命力，但微量元素（如Fe、Si等）的存在，易造成电极差，形成原电池，进而产生腐蚀电流，降低了铝罐化学稳定性、耐腐蚀性，影响了铝在包装制造业中的应用，为此利用涂层技术在铝罐表面涂布涂层是保护金属材料的一种有效的方法[1]。
一片式铝罐（气雾罐）经冲压成型（直筒罐），在罐体外表面涂布一层或多层涂料，以便于印刷；对铝罐内壁进行内涂，起到防止食品或药品与铝发生反应。由于铝罐在成型过程中会受到摩擦力、冲击力、弯曲力等外力的影响[2]，为保持印刷图案及其漆膜的完整性，对铝罐用外涂料的附着力、硬度、流平性、柔韧性等综合性能要求较高。
1 铝罐外用涂料的组成及特性
铝罐外壁修饰通常需要三道工序，第一道工序我们称之为上底涂，一般是采用底涂料对罐体进行涂布，铝罐外壁用涂料制备的漆膜必须具有强附着力、高硬度、良好的柔韧性以及优异的耐蒸煮性，底漆的使用可以完美地遮盖基材缺陷，便于各种图案的印刷；第二道工序是涂布后的铝罐经烘箱烘干（烘干温度的设置根据所选用涂料的品种进行调试），再进行图案的印刷；第三道工序是在图案印刷完成且烘干后，在铝罐表面进行光油涂布，光油的涂布主要用来保护图案的完整性，提高漆膜的光泽度，使铝罐精美、美观。
涂料的组成一般包括成膜物质、颜料、溶剂以及助剂等，它们在涂层形成的过程中发挥着重要的作用。
铝罐外壁用底涂需要深加工，通常采用乙烯基或聚酯树脂漆作为成膜物质。常用的涂料体系有乙烯基涂料、聚酯氨基涂料、丙烯酸氨基涂料以及醇酸氨基涂料。由于聚酯树脂中含有的脂肪族和芳香族分子可以提高漆膜的柔韧性和硬度，分子中大量的酯基在提供柔韧性的同时也提高漆膜的附着力，饱和聚酯涂料的漆膜在附着力、硬度、柔韧性、抗黄变等性能方面优于醇酸涂料；它的流平性、耐冲击性、漆膜丰满度等性能又高于丙烯酸涂料。铝罐外壁用饱和聚酯的成膜物质，包括能与多种树脂具有良好相容性的饱和聚酯树脂，以及作为各种含羟基水性树脂固化剂的氨基树脂，经高温烘烤饱和聚酯树脂与氨基树脂发生交联反应固化成膜再进行底涂。三聚氰胺树脂由于具有较多的官能度，常用来制备氨基烘漆，其中甲醚化三聚氰胺树脂由于具有固化速度快、耐化学性好，而被广泛用作卷材涂料。
光油是在印刷工艺后在铝罐表面涂布的一层涂料，可以使铝罐表面光泽，美观大方，并起到保护图案的作用。同时光油也提供了一定的硬度，使铝罐表面具有耐高温蒸煮、耐化学溶剂以及耐刮擦的性能。为此对光油有着如下的要求：（1）需要有一定的光泽度、硬度以及附着力；（2）具有优异的流平性能，在铝罐收颈工序中能够经受机械冲击而不脱落，柔韧性能优异；（3）能够与油墨良好的匹配，能够很好的亲和，产生足够的附着力。
2 铝罐外用涂料的施涂工艺及成膜特性
涂料常见的施涂工艺主要分为手工工具涂装（主要包括刷涂、刮涂等）、机械设备涂装（主要包括喷枪喷涂法以及辊涂、淋涂等）和电力涂装（主要包括静电涂装、电沉积涂装等）等三大类。施涂工艺的选择受到了许多因素的制约，如：被涂物的结构、漆膜的厚度、施工的场所以及使用的费用。合适的施涂工艺，不仅能够保证漆膜质量，提高施工速率，更能改善施涂环境及施涂强度。在铝罐的涂装中常用的施涂工艺为喷涂工艺和辊涂工艺。
涂料的成膜是一个复杂的物化过程，成膜过程的控制决定了铝罐的质量以及漆膜的性能。涂料的成膜方式分为成膜前后化学物质不发生变化的物理成膜方式和成膜物经化学反应交联固化的化学成膜方式。依据施涂工艺和成膜条件的不同，化学成膜又分为：常温固化、紫外光固化、加热固化等类型。铝罐外用涂料在涂装后需经高温烘烤，故属于加热固化类型。铝罐外用饱和聚酯热固型涂料的交联剂为氨基树脂，起交联固化作用，聚酯树脂分子链上的羧基和羟基与氨基树脂分子链上的烷氧基、羟甲基在170℃附近烘烤时发生缩合反应。饱和聚酯树脂在漆膜生成过程中起着提供发生缩聚反应的缩聚基团，提高漆膜柔韧性和附着力的作用，由此制备出的漆膜具有很高的硬度、很强的附着力以及优异的耐候性和良好的耐化学品性[3]。
3 铝罐外壁用涂料的研究进展
铝罐外用涂料主要包括两个部分：一部分是底漆涂料，另一部分是光油。底涂做为与金属基材直接相结合的部分，既有遮盖基材、保护金属的作用，又有便于图案印刷的效果。铝罐底涂的选用就显得格外重要，铝罐底涂经历了以醇酸树脂、丙烯酸树脂、环氧树脂、聚酯树脂、聚氨酯树脂为基料的演变，聚氨酯虽然以其优异的柔韧性、耐磨性、耐油性、耐溶剂性等性能被人们所认识，但其相对较高的成本也成为制约其在工业生产中广泛应用的重要原因。就目前而言，以聚酯树脂为基料的底漆占据了铝罐外壁用涂料的很大比重。
醇酸树脂涂料因其具有良好的附着力、优异的柔韧性、施涂方便以及价格便宜等特点，而被广泛的应用于工业生产中[4]。但在工业生产中为了满足不同的生产要求，需要对醇酸树脂进行改性，而醇酸树脂中所具有的反应性基团（如羟基、羧基、酯基等），为醇酸树脂的改性提供了反应条件。当前对于醇酸树脂的改性主要集中在丙烯酸树脂改性、有机硅改性、苯乙烯改性、环氧树脂改性、纳米材料改性以及油改性等，其中以植物油为原料的油改性合成树脂，因其植物油的可再生性而受到高度重视，主要有蓖麻油、松香、豆油、亚麻油、桐油、松香等的改性研究。
醇酸氨基涂料是以醇酸树脂为成膜物，氨基树脂为固化剂，经烘烤醇酸树脂分子上的游离羟基与羧基，与氨基树脂分子上的羟甲基、烷氧基进行缩合反应交联固化成膜，与醇酸树脂漆膜相比具有更高的硬度以及更长的耐候性，在材料涂装方面的应用十分广泛，尤其是在金属制品涂装上。人们对水性烘烤型醇酸氨基树脂漆性能进行了大量的研究，如采用以多元醇、多元酸与植物油（酸）经醋化缩聚而成的短油度醇酸树脂为成膜物，与水性甲醇醚化氨基树脂制备水性醇酸氨基烤漆，制备的漆膜对金属基材附着力强、机械加工性能好、耐化学性好。引入磺酸盐基的5-（钠代磺基）间苯二甲酸合成的醇酸树脂作为成膜物质，形成三维结构致密漆膜。 丙烯酸氨基树脂具有良好的耐候性及耐腐蚀性等化学性能，并具有表面光滑、色度丰满，保光性、装饰性强等物理性能，便于机械加工，是一种具有广泛应用前景的综合性涂料，在电器设备、汽车工业、金属制品、仪器仪表等行业中应用十分广泛。国内自20世纪70年代以来丙烯酸氨基漆的研究得到了快速的发展，由于氨基丙烯酸树脂漆具有优异的光泽度、硬度以及良好的耐候性能和耐热性能，使得它在工业上的应用增加。
近年来，研究者在丙烯酸树脂合成中引入有机硅，与丙烯酸酯单体发生聚合反应进行改性，与高度甲基醚化三聚氰胺树脂在丁基卡必醇和异丙醇为主的助溶剂下发生交联固化反应得到的漆膜；或采用水性羟基丙烯酸乳液和水稀释性羟基树脂混合树脂作为成膜物，以不同醚化程度的三聚氰胺树脂为固化剂，发生交联反应制备出涂层；或选用低羟值丙烯酸树脂与丁醇低醚化度三聚氰胺甲醛树脂制备的丙烯酸氨基树脂为成膜物，多异氰酸酯为固化剂，获得的漆膜具有质感光滑、硬度高、抗污性强，便于广泛应用于工业生产[5-8]。随着人们环保意识增加强，近年对环保涂料的研究较为重视，为了少对溶剂的添加，高固体分涂料为被研发，采用高固低粘的热固性丙烯酸树脂为成膜物，高甲醚化三聚氰胺甲醛树脂为交联剂，制备出了固体含量为72%的丙烯酸氨基烘漆，漆膜具有优异的机械加工性、耐化学介质性以及良好的光泽度[9]。
环氧氨基涂料一般是由氨基树脂作为固化剂与环氧树脂发生交联反应制备的涂料。环氧树脂与氨基树脂的配比直接影响漆膜的质量，当环氧树脂比例增大时，涂层的柔韧性和附着力得到相应的提高；而当氨基树脂的比例增大时，涂层的硬度和抗溶剂性将得到提高。合适的配比可以均衡涂层的综合性能，使涂层具有良好的柔韧性、耐化学品性、耐溶剂性，颜泽浅、光泽度高等性能，其主要用于医疗器械的涂装以及金属制品表面漆的制备等。
为了减少有机溶剂的排放，研制符合国家环保政策的相关涂料，采用去离子水作为溶剂，水性环氧树脂为成膜物质，水性氨基树脂作为交联剂，经低温烘烤交联反应制成漆膜，该漆膜具有良好的耐磨性、防水性、防潮性等性能，并具有节能环保，装饰物美观大方的效果，是一种绿色环保型涂料[10]。采用和引入丙烯酸树脂单体后的氢化双酚A环氧树脂以及有机硅树脂作为成膜物质，改性脂肪胺作为固化剂，制备出无溶剂、无污染的环保涂料；或采用氨基硅油对环氧树脂进行改性；或采用甲基丙烯酸改性后的环氧树脂为成膜物，经曼尼希反应改性的三乙烯四胺作为固化剂；或使用甘氨酸和硅烷偶联剂联合改性的水性环氧树脂为成膜物质，选用改性胺作为固化剂，所获得的漆膜具有良好的耐候性、耐紫外线性以及机械性能[11-13]。
聚酯涂料在附着力、硬度、流平性、耐冲击性能、抗变黄能力方面具有优良的性能，故底涂成膜物的组成也多是聚酯树脂与其他树脂交联物，聚酯树脂通过二元酸、三元醇和二元醇混合之后经缩聚反应得到的[14]。可采用有机硅改性饱和聚酯树脂，并通过改变有机硅的比例来达到改善漆膜性能的目的[15]。如美国专利中提供了基于高分子量线性聚酯树脂为成膜物，氨基树脂为交联剂，经烘烤发生交联固化反应制备出具有优异的柔韧性和良好的耐腐蚀性漆膜，在卷材涂料中应用十分的广泛，并可用作于铝罐包装涂料。
由于在金属铝罐成型时要受到严苛的冲击和碾压，涂膜的耐冲击性能就比较重要，有学者利用叔碳酸缩水甘油酯对聚酯树脂进行改性，对涂料体系的固体含量进行了提高，涂料固化后制备的涂层耐化学品性和耐深冲等性能优异，而被广泛应用于金属卷材涂料和印铁涂料。为了缓解聚酯废弃物带来的不易分解等环境问题，采用废弃的聚酯材料为原料，使用多元醇对废弃物进行醇解酯化，再新的制备高固体分高羟基聚酯树脂为成膜物，以高固体分三聚氰胺甲醛树脂为固化剂，经高温烘烤固化成膜制备出具有优良机械加工性、透光性的漆膜使得在包装、印刷以及各种膜材料中广泛应用[16]。采用异丙基三磷酸酯接枝到聚酯树脂主链来改性的聚酯树脂为成膜物，与氨基树脂交联固化制备出具有优异的耐腐蚀性以及良好加工性的漆膜而被卷材涂料广泛使用[17]。
聚氨酯由于分子结构中含有氨基甲酸酯键易形成氢键，得到高致密的高分子聚合物网络，制备的漆膜具有良好的柔韧性、耐磨性、耐热性、耐水性以及优异的耐化学品性被泛的地用于涂料、黏接剂以及弹性体[18]。与溶剂型聚氨酯涂料相比，水性聚氨酯涂料制备的漆膜耐热性和耐溶剂性较差，为了改善此种不足，人们进行了大量的改性研究。通过添加环氧树脂对原有的聚氨酯树脂分子链进行扩充，羟基和环氧基的引入，可以使聚氨酯树脂在成膜过程中的反应更加完全；选用聚酯树脂以及与其相对分子质量相对应的环氧树脂，并以异氰酸酯为固剂；制得的漆膜，在耐水性和漆膜干燥时间等方面明显好于聚氨酯树脂[19]。为了使水性涂料能够被广泛的应用，在油改性聚氨酯树脂之前，使用丙烯酸单体与乳液的混合物进行聚合[20]。虽然聚氨酯涂料具有优异的抗磨性、耐冲击性、高弹性、耐水性以及黏结力强等性能，但聚氨酯树脂的成本要高于聚酯氨基树脂，故在铝罐工业生产中未被广泛应用。
从固化机理上光油可以分为：含有大分子聚合物的热塑性型光油和所含有分子量较低且有能发生交联成膜的低聚物树脂的热固性型光油。铝罐外用油因其特殊的成型工艺所决定应用为热固性型光油。铝罐所用光油不仅要求具有良好的附着力、柔韧性，还需要漆膜具有优异的光泽度和硬度，常用的光油按树脂分类主要有丙烯酸树脂光油、环氧树脂光油、氨基树脂光油以及聚氨酯树脂光油等。
通过在以苯烯-丙烯酸树脂为成膜物的光油树脂中，添加8%～20%的丙烯酸酯乳液制备出的光油，同时具备良好的耐磨性和高光泽性，并具有优异的可加工性，便于工业化生产[21]。随着经济的快速发展，包装行业也进入了高速发展阶段，为了缓解环境保护的压力，包装人员把目光也转移到了包装涂料的环保性上，如采用水性丙烯酸改性的聚氨酯树脂为成膜物，消泡剂为聚醚硅氧烷共聚物有机硅，流平剂为聚醚改性聚二甲基硅氧烷有机硅，润湿剂为聚醚改性聚有机硅氧烷有机硅，成膜助剂为醇酯十二等配比下制备出的光油，具有良好的耐磨性，干燥速度快，光泽度高，环性型强[22]。通过预乳化和种子乳液聚合法，将丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酰胺、丙烯酸羟乙酯、丙烯腈等单体制备出光油，并通过调节不同单体的配比制备出的漆膜，具有良好的光泽性以及优异的耐磨性[23]。 结语
目前企业在铝罐生产过程中存在着外壁漆膜蒸煮实验中的“脱落”、生产线上““磨””及在收颈工序中出现的“爆漆”，烘烤工序中出现的烘烤温度过高、烘烤时间过长，造成的“高能耗、高污染”等生产问题，以往企业对铝罐外壁用涂料性能的了解，主要依靠生产上的相对简单的检测，而对涂料性能系统化测试和研究基本是空白，尤其近年来随着企业的高速发展，对铝罐产品重视要求越来越高，这类弊端就显现了出来。从铝罐外壁用饱和聚酯树脂的成分及涂料性能进行分析、对施涂工艺方面进行改进研究，制备一种适用于铝罐外壁具有高附着力、高硬度、强耐蒸煮性能的酯-氨基涂料，并使其在生产中得到广泛的应用，并且提高涂料的成膜质量是未来研究的方向。
参考文献
[1]王琪.铝罐印刷与加工工艺的研究[J].包装工程，2006，27（4）： 305-306.
[2]荆旺，刘国旭，刘艳菲.水性聚酯氨基涂料的制备及其性能研究[J].涂料与应用，2015（3）：4-5.
[3]葛志友.水溶性聚酯树脂及其氨基烘漆的制备方法：中国， 201310350989[P].2013-12-25.
[4]叶新.涂料用醇酸树脂的合成及发展方向[J].中国新技术新产品，2011，（7）：29-30.
[5]闫福安，官文超.水性丙烯酸树脂的合成及其氨基烘漆研制[J]. 武汉化工学院学报，2003，25（2）：6-8.
[6]陈中华，陈文君，陈海洪，等.改性水性丙烯酸氨基涂料的研制[J].涂料工业，2009，39（1）：58-61.
[7]管仲达，姚汉清.水溶性丙烯酸氨基烤漆的研究[J].浙江化工， 2009，40（1）：11-13.
[8]张宜恒，孙道兴.低温快干氨基丙烯酸聚氨酯涂料的研究[J]. 中国涂料，2008，23（10）：23-26.
[9]沈球旺，刘忠，周荣华.高固体分丙烯酸氨基烘漆的研制[J].上海涂料，2009（6）：22-25.
[10]袁红清.一种烤漆及其制备方法、使用方法：中国， 103980800 A[P].2014-08-13.
[11]王盾，贵大勇，刘吉平，等.氨基硅油改性环氧树脂的制备与性能研究[J].塑料，2008，37（5）：1-3.
[12]蓝丽红，蓝平，廖安平，等.高性能环氧树脂涂料的研制[J].涂料工业，2007，37（12）：20-23.
[13]石磊，刘伟区，刘艳斌，等.新型水性环氧树脂涂料的研制[J]. 涂料工业，2006，36（9）：11-14.
[14]章奕，庄祺钦，匡文君，等.水性环氧丙烯酸烤漆的研制[J].上海涂料，2007，45（6）：1-3.
[15]洪啸吟，冯汉保.涂料化学[M].科学出版社，2005：189-191.
[16]Robert A M， Huffman W S， Jamel S R， et a1. Coil coating compositions with low temperature flexibility and improved stain resistance：US，6200683（B1） [P].2001-03-13.
[17]Vranken P， Pigeolet P. PVC-free coil-coated steel having excellent cut-side corrosion resistance： US， 5635555 [P]. 1997-06-3.
[18]许戈文.水性聚氨酯材料[M].北京：化学工业出版社，2006： 1-2.
[19]贾俊，田蕾，郇晓彤，等.环氧改性水性聚氨酯涂料的合成与性能分析[J].化工管理，2014，（35）：114.
[20]Gooch J W， Dong H， Schork F J. Waterborne oil-modified polyurethane coatings via hybrid miniemulsion polymerization[J]. Journal of applied polymer science，2000，76（1）：105-114..
[21]朱清梅，胡连芹.一种耐磨高光泽水性上光油及其制备方法： 中国，102943412 A[P].2013-02-27
[22]刘全香，钟宇，徐洪平，等.一种环保型高光水性上光油及其制备方法：中国，104893485 A[P].2015-09-09
[23]杨光，韩国防，罗士平，等.水性上光油的研制[J].印染助剂， 2005，22（1）：29-31
近年来，金属包装以其较高的阻隔性，较强的密封性，良好的印刷性等性能，广泛应用于食品、饮料、医药、日化用品、化工等行业。金属铝材料具有质量轻、易加工和抗腐蚀性等优良的性能，广泛使用于铝罐制造业中。铝在金属包装领域保持着强大的生命力，但微量元素（如Fe、Si等）的存在，易造成电极差，形成原电池，进而产生腐蚀电流，降低了铝罐化学稳定性、耐腐蚀性，影响了铝在包装制造业中的应用，为此利用涂层技术在铝罐表面涂布涂层是保护金属材料的一种有效的方法[1]。
一片式铝罐（气雾罐）经冲压成型（直筒罐），在罐体外表面涂布一层或多层涂料，以便于印刷；对铝罐内壁进行内涂，起到防止食品或药品与铝发生反应。由于铝罐在成型过程中会受到摩擦力、冲击力、弯曲力等外力的影响[2]，为保持印刷图案及其漆膜的完整性，对铝罐用外涂料的附着力、硬度、流平性、柔韧性等综合性能要求较高。
1 铝罐外用涂料的组成及特性
铝罐外壁修饰通常需要三道工序，第一道工序我们称之为上底涂，一般是采用底涂料对罐体进行涂布，铝罐外壁用涂料制备的漆膜必须具有强附着力、高硬度、良好的柔韧性以及优异的耐蒸煮性，底漆的使用可以完美地遮盖基材缺陷，便于各种图案的印刷；第二道工序是涂布后的铝罐经烘箱烘干（烘干温度的设置根据所选用涂料的品种进行调试），再进行图案的印刷；第三道工序是在图案印刷完成且烘干后，在铝罐表面进行光油涂布，光油的涂布主要用来保护图案的完整性，提高漆膜的光泽度，使铝罐精美、美观。
涂料的组成一般包括成膜物质、颜料、溶剂以及助剂等，它们在涂层形成的过程中发挥着重要的作用。
铝罐外壁用底涂需要深加工，通常采用乙烯基或聚酯树脂漆作为成膜物质。常用的涂料体系有乙烯基涂料、聚酯氨基涂料、丙烯酸氨基涂料以及醇酸氨基涂料。由于聚酯树脂中含有的脂肪族和芳香族分子可以提高漆膜的柔韧性和硬度，分子中大量的酯基在提供柔韧性的同时也提高漆膜的附着力，饱和聚酯涂料的漆膜在附着力、硬度、柔韧性、抗黄变等性能方面优于醇酸涂料；它的流平性、耐冲击性、漆膜丰满度等性能又高于丙烯酸涂料。铝罐外壁用饱和聚酯的成膜物质，包括能与多种树脂具有良好相容性的饱和聚酯树脂，以及作为各种含羟基水性树脂固化剂的氨基树脂，经高温烘烤饱和聚酯树脂与氨基树脂发生交联反应固化成膜再进行底涂。三聚氰胺树脂由于具有较多的官能度，常用来制备氨基烘漆，其中甲醚化三聚氰胺树脂由于具有固化速度快、耐化学性好，而被广泛用作卷材涂料。
光油是在印刷工艺后在铝罐表面涂布的一层涂料，可以使铝罐表面光泽，美观大方，并起到保护图案的作用。同时光油也提供了一定的硬度，使铝罐表面具有耐高温蒸煮、耐化学溶剂以及耐刮擦的性能。为此对光油有着如下的要求：（1）需要有一定的光泽度、硬度以及附着力；（2）具有优异的流平性能，在铝罐收颈工序中能够经受机械冲击而不脱落，柔韧性能优异；（3）能够与油墨良好的匹配，能够很好的亲和，产生足够的附着力。
2 铝罐外用涂料的施涂工艺及成膜特性
涂料常见的施涂工艺主要分为手工工具涂装（主要包括刷涂、刮涂等）、机械设备涂装（主要包括喷枪喷涂法以及辊涂、淋涂等）和电力涂装（主要包括静电涂装、电沉积涂装等）等三大类。施涂工艺的选择受到了许多因素的制约，如：被涂物的结构、漆膜的厚度、施工的场所以及使用的费用。合适的施涂工艺，不仅能够保证漆膜质量，提高施工速率，更能改善施涂环境及施涂强度。在铝罐的涂装中常用的施涂工艺为喷涂工艺和辊涂工艺。
涂料的成膜是一个复杂的物化过程，成膜过程的控制决定了铝罐的质量以及漆膜的性能。涂料的成膜方式分为成膜前后化学物质不发生变化的物理成膜方式和成膜物经化学反应交联固化的化学成膜方式。依据施涂工艺和成膜条件的不同，化学成膜又分为：常温固化、紫外光固化、加热固化等类型。铝罐外用涂料在涂装后需经高温烘烤，故属于加热固化类型。铝罐外用饱和聚酯热固型涂料的交联剂为氨基树脂，起交联固化作用，聚酯树脂分子链上的羧基和羟基与氨基树脂分子链上的烷氧基、羟甲基在170℃附近烘烤时发生缩合反应。饱和聚酯树脂在漆膜生成过程中起着提供发生缩聚反应的缩聚基团，提高漆膜柔韧性和附着力的作用，由此制备出的漆膜具有很高的硬度、很强的附着力以及优异的耐候性和良好的耐化学品性[3]。
3 铝罐外壁用涂料的研究进展
铝罐外用涂料主要包括两个部分：一部分是底漆涂料，另一部分是光油。底涂做为与金属基材直接相结合的部分，既有遮盖基材、保护金属的作用，又有便于图案印刷的效果。铝罐底涂的选用就显得格外重要，铝罐底涂经历了以醇酸树脂、丙烯酸树脂、环氧树脂、聚酯树脂、聚氨酯树脂为基料的演变，聚氨酯虽然以其优异的柔韧性、耐磨性、耐油性、耐溶剂性等性能被人们所认识，但其相对较高的成本也成为制约其在工业生产中广泛应用的重要原因。就目前而言，以聚酯树脂为基料的底漆占据了铝罐外壁用涂料的很大比重。
醇酸树脂涂料因其具有良好的附着力、优异的柔韧性、施涂方便以及价格便宜等特点，而被广泛的应用于工业生产中[4]。但在工业生产中为了满足不同的生产要求，需要对醇酸树脂进行改性，而醇酸树脂中所具有的反应性基团（如羟基、羧基、酯基等），为醇酸树脂的改性提供了反应条件。当前对于醇酸树脂的改性主要集中在丙烯酸树脂改性、有机硅改性、苯乙烯改性、环氧树脂改性、纳米材料改性以及油改性等，其中以植物油为原料的油改性合成树脂，因其植物油的可再生性而受到高度重视，主要有蓖麻油、松香、豆油、亚麻油、桐油、松香等的改性研究。
醇酸氨基涂料是以醇酸树脂为成膜物，氨基树脂为固化剂，经烘烤醇酸树脂分子上的游离羟基与羧基，与氨基树脂分子上的羟甲基、烷氧基进行缩合反应交联固化成膜，与醇酸树脂漆膜相比具有更高的硬度以及更长的耐候性，在材料涂装方面的应用十分广泛，尤其是在金属制品涂装上。人们对水性烘烤型醇酸氨基树脂漆性能进行了大量的研究，如采用以多元醇、多元酸与植物油（酸）经醋化缩聚而成的短油度醇酸树脂为成膜物，与水性甲醇醚化氨基树脂制备水性醇酸氨基烤漆，制备的漆膜对金属基材附着力强、机械加工性能好、耐化学性好。引入磺酸盐基的5-（钠代磺基）间苯二甲酸合成的醇酸树脂作为成膜物质，形成三维结构致密漆膜。 丙烯酸氨基树脂具有良好的耐候性及耐腐蚀性等化学性能，并具有表面光滑、色度丰满，保光性、装饰性强等物理性能，便于机械加工，是一种具有广泛应用前景的综合性涂料，在电器设备、汽车工业、金属制品、仪器仪表等行业中应用十分广泛。国内自20世纪70年代以来丙烯酸氨基漆的研究得到了快速的发展，由于氨基丙烯酸树脂漆具有优异的光泽度、硬度以及良好的耐候性能和耐热性能，使得它在工业上的应用增加。
近年来，研究者在丙烯酸树脂合成中引入有机硅，与丙烯酸酯单体发生聚合反应进行改性，与高度甲基醚化三聚氰胺树脂在丁基卡必醇和异丙醇为主的助溶剂下发生交联固化反应得到的漆膜；或采用水性羟基丙烯酸乳液和水稀释性羟基树脂混合树脂作为成膜物，以不同醚化程度的三聚氰胺树脂为固化剂，发生交联反应制备出涂层；或选用低羟值丙烯酸树脂与丁醇低醚化度三聚氰胺甲醛树脂制备的丙烯酸氨基树脂为成膜物，多异氰酸酯为固化剂，获得的漆膜具有质感光滑、硬度高、抗污性强，便于广泛应用于工业生产[5-8]。随着人们环保意识增加强，近年对环保涂料的研究较为重视，为了少对溶剂的添加，高固体分涂料为被研发，采用高固低粘的热固性丙烯酸树脂为成膜物，高甲醚化三聚氰胺甲醛树脂为交联剂，制备出了固体含量为72%的丙烯酸氨基烘漆，漆膜具有优异的机械加工性、耐化学介质性以及良好的光泽度[9]。
环氧氨基涂料一般是由氨基树脂作为固化剂与环氧树脂发生交联反应制备的涂料。环氧树脂与氨基树脂的配比直接影响漆膜的质量，当环氧树脂比例增大时，涂层的柔韧性和附着力得到相应的提高；而当氨基树脂的比例增大时，涂层的硬度和抗溶剂性将得到提高。合适的配比可以均衡涂层的综合性能，使涂层具有良好的柔韧性、耐化学品性、耐溶剂性，颜泽浅、光泽度高等性能，其主要用于医疗器械的涂装以及金属制品表面漆的制备等。
为了减少有机溶剂的排放，研制符合国家环保政策的相关涂料，采用去离子水作为溶剂，水性环氧树脂为成膜物质，水性氨基树脂作为交联剂，经低温烘烤交联反应制成漆膜，该漆膜具有良好的耐磨性、防水性、防潮性等性能，并具有节能环保，装饰物美观大方的效果，是一种绿色环保型涂料[10]。采用和引入丙烯酸树脂单体后的氢化双酚A环氧树脂以及有机硅树脂作为成膜物质，改性脂肪胺作为固化剂，制备出无溶剂、无污染的环保涂料；或采用氨基硅油对环氧树脂进行改性；或采用甲基丙烯酸改性后的环氧树脂为成膜物，经曼尼希反应改性的三乙烯四胺作为固化剂；或使用甘氨酸和硅烷偶联剂联合改性的水性环氧树脂为成膜物质，选用改性胺作为固化剂，所获得的漆膜具有良好的耐候性、耐紫外线性以及机械性能[11-13]。
聚酯涂料在附着力、硬度、流平性、耐冲击性能、抗变黄能力方面具有优良的性能，故底涂成膜物的组成也多是聚酯树脂与其他树脂交联物，聚酯树脂通过二元酸、三元醇和二元醇混合之后经缩聚反应得到的[14]。可采用有机硅改性饱和聚酯树脂，并通过改变有机硅的比例来达到改善漆膜性能的目的[15]。如美国专利中提供了基于高分子量线性聚酯树脂为成膜物，氨基树脂为交联剂，经烘烤发生交联固化反应制备出具有优异的柔韧性和良好的耐腐蚀性漆膜，在卷材涂料中应用十分的广泛，并可用作于铝罐包装涂料。
由于在金属铝罐成型时要受到严苛的冲击和碾压，涂膜的耐冲击性能就比较重要，有学者利用叔碳酸缩水甘油酯对聚酯树脂进行改性，对涂料体系的固体含量进行了提高，涂料固化后制备的涂层耐化学品性和耐深冲等性能优异，而被广泛应用于金属卷材涂料和印铁涂料。为了缓解聚酯废弃物带来的不易分解等环境问题，采用废弃的聚酯材料为原料，使用多元醇对废弃物进行醇解酯化，再新的制备高固体分高羟基聚酯树脂为成膜物，以高固体分三聚氰胺甲醛树脂为固化剂，经高温烘烤固化成膜制备出具有优良机械加工性、透光性的漆膜使得在包装、印刷以及各种膜材料中广泛应用[16]。采用异丙基三磷酸酯接枝到聚酯树脂主链来改性的聚酯树脂为成膜物，与氨基树脂交联固化制备出具有优异的耐腐蚀性以及良好加工性的漆膜而被卷材涂料广泛使用[17]。
聚氨酯由于分子结构中含有氨基甲酸酯键易形成氢键，得到高致密的高分子聚合物网络，制备的漆膜具有良好的柔韧性、耐磨性、耐热性、耐水性以及优异的耐化学品性被泛的地用于涂料、黏接剂以及弹性体[18]。与溶剂型聚氨酯涂料相比，水性聚氨酯涂料制备的漆膜耐热性和耐溶剂性较差，为了改善此种不足，人们进行了大量的改性研究。通过添加环氧树脂对原有的聚氨酯树脂分子链进行扩充，羟基和环氧基的引入，可以使聚氨酯树脂在成膜过程中的反应更加完全；选用聚酯树脂以及与其相对分子质量相对应的环氧树脂，并以异氰酸酯为固剂；制得的漆膜，在耐水性和漆膜干燥时间等方面明显好于聚氨酯树脂[19]。为了使水性涂料能够被广泛的应用，在油改性聚氨酯树脂之前，使用丙烯酸单体与乳液的混合物进行聚合[20]。虽然聚氨酯涂料具有优异的抗磨性、耐冲击性、高弹性、耐水性以及黏结力强等性能，但聚氨酯树脂的成本要高于聚酯氨基树脂，故在铝罐工业生产中未被广泛应用。
从固化机理上光油可以分为：含有大分子聚合物的热塑性型光油和所含有分子量较低且有能发生交联成膜的低聚物树脂的热固性型光油。铝罐外用油因其特殊的成型工艺所决定应用为热固性型光油。铝罐所用光油不仅要求具有良好的附着力、柔韧性，还需要漆膜具有优异的光泽度和硬度，常用的光油按树脂分类主要有丙烯酸树脂光油、环氧树脂光油、氨基树脂光油以及聚氨酯树脂光油等。
通过在以苯烯-丙烯酸树脂为成膜物的光油树脂中，添加8%～20%的丙烯酸酯乳液制备出的光油，同时具备良好的耐磨性和高光泽性，并具有优异的可加工性，便于工业化生产[21]。随着经济的快速发展，包装行业也进入了高速发展阶段，为了缓解环境保护的压力，包装人员把目光也转移到了包装涂料的环保性上，如采用水性丙烯酸改性的聚氨酯树脂为成膜物，消泡剂为聚醚硅氧烷共聚物有机硅，流平剂为聚醚改性聚二甲基硅氧烷有机硅，润湿剂为聚醚改性聚有机硅氧烷有机硅，成膜助剂为醇酯十二等配比下制备出的光油，具有良好的耐磨性，干燥速度快，光泽度高，环性型强[22]。通过预乳化和种子乳液聚合法，将丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酰胺、丙烯酸羟乙酯、丙烯腈等单体制备出光油，并通过调节不同单体的配比制备出的漆膜，具有良好的光泽性以及优异的耐磨性[23]。 结语
目前企业在铝罐生产过程中存在着外壁漆膜蒸煮实验中的“脱落”、生产线上““磨””及在收颈工序中出现的“爆漆”，烘烤工序中出现的烘烤温度过高、烘烤时间过长，造成的“高能耗、高污染”等生产问题，以往企业对铝罐外壁用涂料性能的了解，主要依靠生产上的相对简单的检测，而对涂料性能系统化测试和研究基本是空白，尤其近年来随着企业的高速发展，对铝罐产品重视要求越来越高，这类弊端就显现了出来。从铝罐外壁用饱和聚酯树脂的成分及涂料性能进行分析、对施涂工艺方面进行改进研究，制备一种适用于铝罐外壁具有高附着力、高硬度、强耐蒸煮性能的酯-氨基涂料，并使其在生产中得到广泛的应用，并且提高涂料的成膜质量是未来研究的方向。
参考文献
[1]王琪.铝罐印刷与加工工艺的研究[J].包装工程，2006，27（4）： 305-306.
[2]荆旺，刘国旭，刘艳菲.水性聚酯氨基涂料的制备及其性能研究[J].涂料与应用，2015（3）：4-5.
[3]葛志友.水溶性聚酯树脂及其氨基烘漆的制备方法：中国， 201310350989[P].2013-12-25.
[4]叶新.涂料用醇酸树脂的合成及发展方向[J].中国新技术新产品，2011，（7）：29-30.
[5]闫福安，官文超.水性丙烯酸树脂的合成及其氨基烘漆研制[J]. 武汉化工学院学报，2003，25（2）：6-8.
[6]陈中华，陈文君，陈海洪，等.改性水性丙烯酸氨基涂料的研制[J].涂料工业，2009，39（1）：58-61.
[7]管仲达，姚汉清.水溶性丙烯酸氨基烤漆的研究[J].浙江化工， 2009，40（1）：11-13.
[8]张宜恒，孙道兴.低温快干氨基丙烯酸聚氨酯涂料的研究[J]. 中国涂料，2008，23（10）：23-26.
[9]沈球旺，刘忠，周荣华.高固体分丙烯酸氨基烘漆的研制[J].上海涂料，2009（6）：22-25.
[10]袁红清.一种烤漆及其制备方法、使用方法：中国， 103980800 A[P].2014-08-13.
[11]王盾，贵大勇，刘吉平，等.氨基硅油改性环氧树脂的制备与性能研究[J].塑料，2008，37（5）：1-3.
[12]蓝丽红，蓝平，廖安平，等.高性能环氧树脂涂料的研制[J].涂料工业，2007，37（12）：20-23.
[13]石磊，刘伟区，刘艳斌，等.新型水性环氧树脂涂料的研制[J]. 涂料工业，2006，36（9）：11-14.
[14]章奕，庄祺钦，匡文君，等.水性环氧丙烯酸烤漆的研制[J].上海涂料，2007，45（6）：1-3.
[15]洪啸吟，冯汉保.涂料化学[M].科学出版社，2005：189-191.
[16]Robert A M， Huffman W S， Jamel S R， et a1. Coil coating compositions with low temperature flexibility and improved stain resistance：US，6200683（B1） [P].2001-03-13.
[17]Vranken P， Pigeolet P. PVC-free coil-coated steel having excellent cut-side corrosion resistance： US， 5635555 [P]. 1997-06-3.
[18]许戈文.水性聚氨酯材料[M].北京：化学工业出版社，2006： 1-2.
[19]贾俊，田蕾，郇晓彤，等.环氧改性水性聚氨酯涂料的合成与性能分析[J].化工管理，2014，（35）：114.
[20]Gooch J W， Dong H， Schork F J. Waterborne oil-modified polyurethane coatings via hybrid miniemulsion polymerization[J]. Journal of applied polymer science，2000，76（1）：105-114..
[21]朱清梅，胡连芹.一种耐磨高光泽水性上光油及其制备方法： 中国，102943412 A[P].2013-02-27
[22]刘全香，钟宇，徐洪平，等.一种环保型高光水性上光油及其制备方法：中国，104893485 A[P].2015-09-09
[23]杨光，韩国防，罗士平，等.水性上光油的研制[J].印染助剂， 2005，22（1）：29-31