水性工業(yè)涂料的研究

孟昭輝，李 妲，王玉鎖，鄧長(zhǎng)福

(天津科瑞達(dá)涂料化工有限公司 天津300457)

水性工業(yè)涂料的研究

孟昭輝，李 妲，王玉鎖，鄧長(zhǎng)福

(天津科瑞達(dá)涂料化工有限公司 天津300457)

選用水性環(huán)氧、水性丙烯酸基料為基礎(chǔ)進(jìn)行水性工業(yè)涂料的制備，選取合適的水性固化劑進(jìn)行固化，以獲得最佳的性能和價(jià)格比的水性涂料。配方中通過(guò)消泡劑、流平劑、增稠劑、pH調(diào)節(jié)劑、成膜助劑等的添加來(lái)制得高性能、低價(jià)格的水性工業(yè)涂料。該產(chǎn)品可用于鋼結(jié)構(gòu)、零部件、護(hù)欄等鋼鐵材質(zhì)的工件噴涂，漆膜不但具有良好的防腐性、附著力和耐摩擦性，還兼具了較好的豐滿度、較好的硬度、較快的干燥速度、較好的裝飾性等，性能優(yōu)異。最重要的是其達(dá)到了VOC排放的大幅降低，避免了環(huán)境污染和對(duì)施工人員的傷害。

應(yīng)用化學(xué) 水性涂料 工業(yè)涂料 涂料性能

0 引 言

涂料應(yīng)用于各行各業(yè)，是現(xiàn)代社會(huì)不可缺少的產(chǎn)品。傳統(tǒng)溶劑型涂料需要使用大量的溶劑，不僅污染環(huán)境而且浪費(fèi)資源。然而，目前我國(guó)主要的鋼結(jié)構(gòu)、零部件等生產(chǎn)廠家依然使用溶劑型涂料，對(duì)大氣、土地、水的污染嚴(yán)重，對(duì)施工人員的傷害極大。

水性涂料由于以水為介質(zhì)，VOC極低、不易燃，符合環(huán)保安全與節(jié)省資源能源的要求，且水性涂料的綜合性能可達(dá)到或超過(guò)傳統(tǒng)溶劑型涂料水平，產(chǎn)品性價(jià)比高，易為人們所接受。但在我國(guó)，水性工業(yè)涂料的研究和使用都嚴(yán)重滯后。

隨著我國(guó)對(duì)環(huán)保的重視程度日益加強(qiáng)，特別是近年對(duì)霧霾的大力治理，水性涂料的推進(jìn)已成為必然和必須的方向。綜合水性工業(yè)涂料技術(shù)與經(jīng)濟(jì)方面的因素，該類產(chǎn)品具有很強(qiáng)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力和發(fā)展前景，將成為未來(lái)的主打涂料之一。

1 試驗(yàn)部分

1.1 主要原材料選取

1.1.1 水性環(huán)氧基料的選擇

底漆中選用水性環(huán)氧類基料應(yīng)具備以下性能：

① 對(duì)各種金屬底材包括鍍鋅板、鍍鉻板等均有優(yōu)異的附著力；

② 對(duì)鋁板甚至是沒(méi)有處理過(guò)的鋁板底材具有優(yōu)異的附著力；

③ 優(yōu)異的耐腐蝕性；

④ 高硬度、良好的流平及配套性。

1.1.2 水性丙烯酸基料的選擇

① 優(yōu)異的層間附著力；

② 優(yōu)異的耐水、耐化學(xué)性能；

③ 高光澤、高硬度，良好的流平及施工性；

④ 優(yōu)異的保光性、耐候性及耐沾污性，能保障涂膜持久亮麗。

1.2 油漆制備工藝

1.2.1 主劑制備

將去離子水、部分助劑加入到分散盆中攪拌均勻，依次加入顏填料，攪拌均勻，高速分散約 20,min，然后進(jìn)行研磨至細(xì)度小于 20,μm后，轉(zhuǎn)入調(diào)漆釜中，加入水性乳液、部分助劑調(diào)節(jié)狀態(tài)，最后用去離子水、增稠劑調(diào)整粘度，性能檢驗(yàn)合格后，過(guò)濾、包裝。

1.2.2 硬化劑制備

將硬化劑、去離子水及助劑加入到分散釜中攪拌均勻，檢測(cè)合格后，過(guò)濾、包裝。

1.2.3 水性涂料的使用

水性環(huán)氧涂料和硬化劑按照配比進(jìn)行混合并攪拌均勻，用去離子水調(diào)節(jié)混合液的粘度至施工粘度后即可進(jìn)行噴涂操作，產(chǎn)品混合后會(huì)發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，因此應(yīng)遵循用 1∶1配比和少量多次配漆的原則，避免浪費(fèi)；水性丙烯酸涂料直接用去離子水調(diào)節(jié)至施工粘度后即可進(jìn)行噴涂操作，剩余的漆不會(huì)膠化，長(zhǎng)時(shí)間貯存后仍可使用。

1.3 主要性能參數(shù)

1.3.1 水性涂料的原漆性能(見(jiàn)表1)

表1 水性涂料的原漆性能參數(shù)Tab.1 Performance parameters of original water coating

1.3.2 水性涂料的漆膜性能(見(jiàn)表2)

表2 水性涂料漆膜的主要性能參數(shù)Tab.2 Main performance parameters of water coating film

從表中可以看到，水性環(huán)氧底漆和水性丙烯酸面漆的基本性能合格，配套漆膜的耐水性、耐鹽霧性、耐候性可以滿足一般工業(yè)防腐涂裝，具有適用范圍廣的特點(diǎn)，市場(chǎng)推廣前景廣泛。

2 試驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1 成膜助劑的添加

實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，由于成膜助劑一般都是高沸點(diǎn)揮發(fā)物，加入太多會(huì)導(dǎo)致噴涂流掛、漆膜干燥慢等問(wèn)題。在涂料中加入的成膜助劑的揮發(fā)速度、加量必須合適，并且與基料的相容性較好?？紤]到噴涂過(guò)程中個(gè)人噴涂習(xí)慣的不同，成膜助劑也不能加入太少，試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：天氣比較干燥時(shí)(空氣濕度在 30%,左右時(shí))，閃干的時(shí)間稍長(zhǎng)就容易出現(xiàn)成膜助劑揮發(fā)太多，導(dǎo)致成膜不好的問(wèn)題。綜合考慮，成膜助劑加入 1%～5%,，具有較好的涂膜性能和涂料施工性能。

2.2 貯存穩(wěn)定性

很多進(jìn)口漆都會(huì)對(duì)貯存穩(wěn)定性進(jìn)行明確的規(guī)定，這一性能會(huì)直接影響到原漆的貯存、使用乃至漆膜的主要性能。國(guó)產(chǎn)原材料有很多會(huì)影響到貯存穩(wěn)定性，特別是防塵劑和一些填料還會(huì)影響到光澤。由于對(duì)材料的處理技術(shù)問(wèn)題，要求我們做比較多的試驗(yàn)來(lái)確定好的填料和防塵劑。例如：顏填料在水性環(huán)氧涂料中的分散穩(wěn)定性較溶劑型涂料差，易于聚集沉淀，我們通過(guò)添加水性膨潤(rùn)土膏來(lái)解決沉淀問(wèn)題。

2.3 涂料的濕附著力

涂料與金屬表面間的濕附著力對(duì)防腐起著重要作用，可根據(jù)需要在涂料制備時(shí)，選用適量的底材潤(rùn)濕劑、顏料潤(rùn)濕劑、附著力促進(jìn)劑、閃銹抑制劑等，這將對(duì)涂膜性能的提高很有幫助。

2.4 涂料的閃銹問(wèn)題

水的導(dǎo)電率越高，越容易使金屬腐蝕，從而在涂膜干燥過(guò)程中發(fā)生閃銹問(wèn)題。用閃銹抑制劑和活性顏料配合使用，可解決此問(wèn)題。

2.5 防流掛助劑對(duì)流掛性的影響

防流掛助劑對(duì)流掛性能的提高呈現(xiàn)曲線形，并且在添加量超過(guò) 6‰時(shí)會(huì)使原漆在放置過(guò)程中增稠加快，甚至膠化，防流掛助劑的添加還會(huì)對(duì)流平性產(chǎn)生影響，選取時(shí)必須同時(shí)考慮。因此防流掛助劑的選取在達(dá)到指標(biāo)的情況下添加得越少越好。

2.6 設(shè)備配合

在實(shí)際的施工過(guò)程中，水性體系會(huì)產(chǎn)生較多的水汽，對(duì)漆膜產(chǎn)生影響，這需要生產(chǎn)廠家配合對(duì)設(shè)備進(jìn)行合理的改造，將產(chǎn)生的水汽及時(shí)排除。

3 結(jié) 語(yǔ)

水性環(huán)氧和水性丙烯酸涂料具有VOC排放極低、對(duì)環(huán)境污染極小、對(duì)施工人員傷害極小等特點(diǎn)。產(chǎn)品在涂層性能上滿足一般工業(yè)部件的要求，性價(jià)比較高，施工方便，具有很強(qiáng)的推廣價(jià)值和廣闊的市場(chǎng)空間?！?/p>

［1］ 朱珠. 水性工業(yè)涂料助劑的功能與應(yīng)用[J]. 涂料工業(yè)，1999，29(8)：33-35.

［2］ 佚名. 我國(guó) 2005年水性工業(yè)涂料應(yīng)用提高 35%[J].廣東涂料與膠粘劑，2004(10)：14-15.

［3］ 李幕英，劉國(guó)旭，荊旺，等. 水性工業(yè)涂料的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)[J]. 現(xiàn)代涂料與涂裝，2010(1)：35-37.

Research of Waterborne Industrial Coatings

MENG Zhaohui，LI Da，WANG Yusuo，DENG Changfu
(Tianjin Colouroad Coatings & Chemicals Co., Ltd.，Tianjin 300457，China)

Waterborne epoxy and water-based acrylic finishing were selected for the preparation of industrial coatings and proper waterborne curing agent was selected for proper curing to get a water-based paint with the best performance and cost ratio. Formulated by defoaming agent，levelling agent，thickening agent，pH regulator，film-forming additives to produce high performance waterborne industrial coatings with low price. The product can be used as coating and paint film for steel structures，components，guardrail steel material artifacts，featuring not only good corrosion resistance，adhesion and frictional resistance，but also good fullness, good hardness，fast drying speed and good decorative paint film performance. The most important thing is to achieve the significant reduction of VOC emission to avoid environmental pollution and potential hazards to construction personnel.

applied chemistry；water coating；industrial coating；coating performance

TQ630.7

A

1006-8945(2015)07-0076-02

2015-07-05