低毒黑色氣霧漆附著力影響因素探討

譚建輝，陳炳耀,2,3，張志良，寧智勇，鄭呂鳳

(1 廣東三和化工科技有限公司，廣東 中山 528429；2 廣東順德三和化工有限公司，廣東 佛山 528300；3 廣東阜和實業(yè)有限公司，廣東 中山 528434)

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低毒黑色氣霧漆附著力影響因素探討

譚建輝1，陳炳耀1,2,3，張志良1，寧智勇1，鄭呂鳳1

(1 廣東三和化工科技有限公司，廣東 中山 528429；2 廣東順德三和化工有限公司，廣東 佛山 528300；3 廣東阜和實業(yè)有限公司，廣東 中山 528434)

研究了樹脂、分散劑、顏料細(xì)度及基材表面處理與否幾個因素對低毒黑色氣霧漆附著力的影響；應(yīng)用控制變量法，保持自變量之外其它因素相同，觀察自變量的變化而導(dǎo)致實驗結(jié)果的差異，由此產(chǎn)生結(jié)論；發(fā)現(xiàn)在生產(chǎn)時樹脂、分散劑、顏料細(xì)度的選擇以及基材表面處理與否都會影響該低毒黑色氣霧漆的漆膜附著力，其中顏料細(xì)度的影響相較于其它3個影響因素要輕。

附著力；氣霧漆；因素

我國作為世界上氣霧劑生產(chǎn)大國，隨著工藝技術(shù)的不斷發(fā)展和生活水平的進(jìn)步，氣霧劑產(chǎn)品的廣泛應(yīng)用，一些民用氣霧劑產(chǎn)品已成為必不可少的部分。氣霧漆作為氣霧劑產(chǎn)品類型中一個重要分支，經(jīng)過二十幾年的發(fā)展，目前無論是在產(chǎn)品產(chǎn)量、質(zhì)量及用途等方面都得到了飛速發(fā)展，已逐漸成為人們生活當(dāng)中一個不可缺少的組成部分。經(jīng)過同時由于國外制造商、采購商等紛紛與國內(nèi)相應(yīng)生產(chǎn)制造廠家合作，我國氣霧漆產(chǎn)品已逐步走向全球化發(fā)展。

在氣霧漆產(chǎn)品使用當(dāng)中，漆膜的附著力是考核漆膜性能的重要指標(biāo)之一，附著力的好與壞直接關(guān)系到整個涂層的質(zhì)量。漆膜只有很好的附著在被涂物件上，才能發(fā)揮其應(yīng)有的保護(hù)和裝飾作用[1]。

漆膜的附著力是指漆膜與被涂底材表面結(jié)合在一起的牢固程度，它產(chǎn)生于涂膜中聚合物的分子極性基團(tuán)與被涂底材表面極性分子的極性基團(tuán)之間的相互吸引力和物理結(jié)合力，凡是減少這種極性結(jié)合的各種因素均將導(dǎo)致漆膜附著力降低。本文采用國家標(biāo)準(zhǔn)GB1720-1989中方法，分別對使用不同細(xì)度顏料、分散劑和樹脂所制成的低毒黑色噴漆其漆膜附著力進(jìn)行測試比較，同時也對基材表面是否處理進(jìn)行了比較。

1 實 驗

1.1 主要原材料與儀器

樹脂1(工業(yè)級)，佛山市高明同德化工科技有限公司；樹脂2(工業(yè)級)，中山朗瑪；樹脂3(工業(yè)級)，汕頭市金森源化工科技有限公司；樹脂4(工業(yè)級)，江門制漆廠有限公司；分散劑1(BYK-4401，工業(yè)級)，廣州市華夏奔騰實業(yè)有限公司；分散劑2(BYK-103，工業(yè)級)，廣州市南太化工有限公司；分散劑3(BYK-108，工業(yè)級)，深圳市偉夢達(dá)貿(mào)易有限公司；分散劑4(BYK-104S，工業(yè)級)，廣州市南太化工有限公司；流平劑(工業(yè)級)，廣州市華夏奔騰實業(yè)有限公司；黑色顏料(工業(yè)級)，湖南科勒無機(jī)顏料有限公司；天那水，自制；丙二醇甲醚、乙酸丁酯、乙酸乙酯、丙酮：工業(yè)級，深圳市江海天化工產(chǎn)品有限公司；拋射劑(DME，工業(yè)級)，肇慶市高能達(dá)化工。

分析天平(精度0.01 g，ES4100)，德安特電子天平；砂磨、分散、攪拌多用機(jī)(SFJ-400)，上海現(xiàn)代化境工程技術(shù)有限公司；半自動封口充氣設(shè)備(CJXH-1600A)，武漢潔瑞仕機(jī)電工程有限公司；涂-4#杯粘度計，深圳市科圳儀器設(shè)備有限公司；氣霧罐，廣州賽邦印鐵制罐有限公司；閥門及配套按頭，中山市聯(lián)昌噴霧泵有限公司。

1.2 低毒黑色噴漆漆膜的制備

1.2.1 不同細(xì)度低毒黑色噴漆漆膜樣板的制備

1.2.1.1 色漿的制備

表1 色漿配方

按照表1配方比例，先將樹脂和分散劑加入容器之中，將容器放置于多功能攪拌機(jī)上，之后邊攪拌邊將稱好的黑色粉料加入于容器之中，將黑色粉料與樹脂分散均勻。

分散均勻后，再將混合物分成6等份，將6份混合物分別用容器裝好，然后分別將容器進(jìn)行編號，編號1～6，之后分別使用砂磨機(jī)進(jìn)行研磨，將6份混合物的細(xì)度按照表2所示進(jìn)行研磨，研磨結(jié)束后，6份不同細(xì)度黑色色漿制備完成。

表2 不同細(xì)度對應(yīng)編號

1.2.1.2 噴漆制備及漆膜附著力測試

表3 料液配方

按照表3配方，先將天那水與樹脂加入于容器當(dāng)中，然后向其中加入助劑，以及分別將1.2.1.1所制備的色漿加入于容器當(dāng)中，使用多功能攪拌機(jī)將上述混合物進(jìn)行分散，分散均勻得到6種不同細(xì)度色漿所制成的料液；將所制成的6種料液分別進(jìn)行灌裝，充入一定量的拋射劑，料液與拋射劑比例為1.2:1，分別對應(yīng)進(jìn)行編號。將制備好的噴漆，按照1.3.2所述方法進(jìn)行漆膜制備，每種類型噴漆制備3塊鐵片，在鐵片背面標(biāo)注對應(yīng)編號，待漆膜實干后按照1.3.3所述方法進(jìn)行漆膜附著力測試，記錄測試結(jié)果并進(jìn)行討論。

1.2.2 不同分散劑低毒黑色噴漆漆膜樣板制備

參照1.2.1中表1與表3配方，控制分散劑以外其他因素相同的情況下，分別使用4種不同分散劑制備4種不同噴漆，并將其分別進(jìn)行噴涂鐵板，制備漆膜，進(jìn)行相應(yīng)編號，待漆膜實干后測試漆膜附著力，并記錄實驗結(jié)果。

1.2.3 不同樹脂低毒黑色噴漆漆膜樣板的制備

參照1.2.1中表1與表3配方，控制樹脂以外其他因素相

同的情況下，分別使用4種不同樹脂制備4種不同噴漆，并將其分別進(jìn)行噴涂鐵板，制備漆膜，進(jìn)行相應(yīng)編號,待漆膜實干后測試漆膜附著力，并記錄實驗結(jié)果。

1.2.4 底材表面處理與未處理漆膜附著力測試

取9塊鐵板分成3等份，每份3塊，將其中一份表面沾染一些污漬鐵板背面統(tǒng)一編號為1；而其中另外一份使用溶劑將表面擦拭干凈編號為2；再將最后剩下的一份將表面擦拭干凈后，使用800目砂紙進(jìn)行打磨，打磨完成后，將其表面擦拭干凈編號為3；取一罐性能良好的黑色噴漆，對三份鐵板使用相同的手法進(jìn)行噴涂，噴涂完成后，將鐵板放置于晾板架上進(jìn)行晾干。待漆膜實干后按照1.3.3所述方法進(jìn)行漆膜附著力測試，記錄測試結(jié)果并進(jìn)行討論。

1.3 測試方法

1.3.1 細(xì)度測試方法

細(xì)度程度按照國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T17-24-79測定，使用刮板細(xì)度計，以微水?dāng)?shù)表示；使用時，將試樣滴入溝槽的最深部位，然后用刮刀垂直接觸平板，以適宜的速度把漆拉過槽的整個長度，立即用30°角度對光觀察溝槽中顆粒均勻顯露的位置，即為該試樣的細(xì)度。

1.3.2 漆膜制備

取馬口鐵片，將馬口鐵片剪成8 cm×12 cm大小每片，使用800目砂紙將鐵片的其中一面進(jìn)行打磨，打磨后將鐵片表面擦拭干凈，將制成的噴漆用相同噴涂手法的噴涂在鐵片上，漆膜厚度以均勻噴掃3遍為準(zhǔn)，編號，再將噴好的鐵片放置于晾板架上等待漆膜實干。

1.3.3 漆膜附著力測試方法

按國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T1720-1989中規(guī)定采用附著力測試儀。針尖在漆膜上劃出一定長度、依次重疊的圓滾線圖形，使漆膜分成面積大小不同的7個部位。

2 結(jié)果與討論

2.1 顏料細(xì)度對噴漆附著力的影響

顏料是涂料中一個重要的組成部分，它通常是極小的結(jié)晶，分散于成膜介質(zhì)中，顏料和染料不同，染料是可溶的，以分子形式存在于溶液之中，而顏料是不溶的；顏料最重要的是起遮蓋和賦予涂層以色彩的作用，但它的作用不只局限于此，可以起到增加強(qiáng)度、增加附著力、改善流變性能、改善耐候性、功能作用、降低光澤、以及降低成本等等作用。在附著力方面主要是由于涂料在固化是常伴隨有體積的收縮，產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，影響涂料的附著，而加入顏料可以減少收縮，改善附著力[2]。實驗中將顏料的細(xì)度做成一個梯度，分別制作成噴漆進(jìn)行附著力測試，探究顏料的細(xì)度差異是否會對噴漆附著力產(chǎn)生影響。

在噴涂的過程中，漆膜與被噴涂物體表面會形成一個接觸面，而在這個接觸面之間會存在一些坑坑洼洼的空隙，如果顏料顆粒太粗填充不實，空氣、水份占據(jù)其中，附著面積就會變少，附著力下降；反之顏料顆粒較細(xì)，漆膜與被涂物表面之間的填充更實，空隙少，漆膜內(nèi)聚力減小，附著力增強(qiáng)[3]。從表4實驗結(jié)果可以看出，隨著顏料的細(xì)度的減小，噴漆的漆膜附著力呈現(xiàn)增大的趨勢，在顏料細(xì)度為40～45 μm時，噴漆漆膜附著力最差，在顏料細(xì)度為20～25 μm時漆膜附著力表現(xiàn)最好。

表4 不同顏料細(xì)度對應(yīng)漆膜附著力

2.2 分散劑不同對噴漆漆膜的影響

分散劑是一種在分子內(nèi)同時具有親油性和親水性兩種相反性質(zhì)的界面活性劑?？删环稚⒛切╇y于溶解于液體的無機(jī)、有機(jī)顏料的固體及液體顆粒，同時也能防止顆粒的沉降和凝聚，形成安定懸浮液所需的兩親性試劑。使用分散劑可以減少完成分散過程所需要的時間和能量，穩(wěn)定所分散的顏料分散體，改性顏料粒子表面性質(zhì)，調(diào)整顏料粒子的運(yùn)動性，降低噴漆料液的粘度，從而影響漆膜的附著力。在生產(chǎn)當(dāng)中使用的分散劑通常是高分子量的潤濕分散劑又稱超分散劑。

通過表5的實驗結(jié)果，可以看出使用分散劑1時，噴漆漆膜附著力表現(xiàn)最好；分散劑3次之；使用分散劑2和4時，噴漆漆膜的附著力表現(xiàn)最差達(dá)到四級，由此可以得出，分散劑的選用會影響低毒黑色噴漆的附著力。

表5 不同分散劑對應(yīng)漆膜附著力

2.3 樹脂的選用對低毒黑色噴漆漆膜附著力的影響

樹脂作為噴漆成分當(dāng)中，主要的成膜物質(zhì)，其性能的不同，會對漆膜產(chǎn)生很大的影響[2]。尤其是樹脂中本身所帶有的活性基團(tuán)，如氨基、羥基和羧基等，因這些官能團(tuán)易與基材表面氧原子或是氫氧基團(tuán)等發(fā)生氫鍵作用，產(chǎn)生的化學(xué)鍵強(qiáng)度要比范德華力強(qiáng)的多，因而可以增強(qiáng)漆膜與底材之間的附著力[4]。同時其上面含有的一些活性基團(tuán)也可以和金屬發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，增強(qiáng)漆膜在金屬底材表面的附著力。因此選用樹脂的不同，所制成的噴漆，其漆膜附著力也將不同[5]。

本實驗選用了4個不同樹脂進(jìn)行測試最后發(fā)現(xiàn)只有一款樹脂制成的噴漆，其漆膜附著力可以，其它3款樹脂制成的噴漆，其漆膜在附著力方面，表現(xiàn)不理想。如表6所示，只有使用樹脂2時，噴漆漆膜附著力達(dá)到一級，而使用樹脂1時，噴漆漆膜附著力為二級，而使用樹脂3和樹脂4時，噴漆漆膜附著力均大于三級。

表6 不同樹脂對應(yīng)漆膜附著力

2.4 底材表面是否處理對低毒黑色噴漆漆膜附著力的影響

金屬板表面存在污物、油漬、灰塵等會降低金屬表面的極性，從而使漆膜與金屬板表面之間的結(jié)合力降低，減小漆膜附著力[3,6]?；谋砻鎳娚昂蜕安即蚰セ蚪?jīng)化學(xué)處理都能增加涂膜的附著力，這是由于表面變得粗糙不平，使有效的附著力面積增大；除掉表面的污物，獲得極性表面。因此表面處理得越徹底，附著力越好。但是，被處理過的表面必須即時應(yīng)用，不宜放置過久，否則影響涂膜的附著力[4,7]。

從表7的測試結(jié)果可以看出，編號3的漆膜附著力最好，編號2次之，編號1最差；并且從附著力等級可以看出，只有編號3的附著力能達(dá)到一級水平，編號1和2附著力均大于三級水平，因此，在使用過程中，底材表面處理與否對該噴漆漆膜的附著力有很大的影響

表7 底材表面處理對漆膜附著力的影響

3 結(jié) 論

(1)顏料細(xì)度大小對該低毒黑色氣霧漆附著力有一定的影響，但影響并不是很大，因而在實際生產(chǎn)當(dāng)中，要結(jié)合實際情況，選擇合適的細(xì)度，細(xì)度不易過小，細(xì)度太小的話不但難以研磨，而且容易返粗。

(2)由于分散劑結(jié)構(gòu)的特殊性，因此，分散劑的選擇相對比較重要，在選擇分散劑時，要考慮分散劑與體系兼容性以及分散劑是否能使得體系穩(wěn)定。

(3)樹脂作為氣霧漆的主要成膜物質(zhì)，因其分子量大且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，在分子上存在有各種活性基團(tuán)，這些基團(tuán)通過與基材表面上的一些極性基團(tuán)相結(jié)合形成化學(xué)鍵，增強(qiáng)漆膜與底材的附著力，因此要提高該氣霧漆的附著力，樹脂的選擇很重要。

(4)在施工過程中，底材表面處理與否，對噴漆漆膜附著力影響很大，從測試中可以看出，未經(jīng)處理的底材表面，其漆膜的附著力要明顯弱于經(jīng)過處理的底材表面，因此在使用過程中，在噴涂前，最好能對底材表面進(jìn)行一些必要的處理，這樣有利于提高漆膜的附著力。

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Discussion on Influence Factors of Low Toxicity Black Paint Adhesion

TANJian-hui1,CHENBing-yao1,2,3,ZHANGZhi-liang1,NINGZhi-yong1,ZHENGLv-feng1

(1 Guangdong Sanhe Chemical Technology Co., Ltd.,Guangdong Zhongshan 528429; 2 Guangdong Shunde Sanbe chemical Co., Ltd., Guangdong Foshan 528300; 3 Guangdong Mound and Industrial Co., Ltd.,Guangdong Zhongshan 528434, China)

Several factors influenced on low toxicity black aerosol paint adhesion, such as resin, dispersing agent, pigment fineness degree, base material surface treated or not, were studied. Controlled variable method, kept other factors the same besides the independent variable, the changes of the independent variables were observed and leaded to differences in experimental results. It was found that in the production of resin, dispersing agent, the selection of pigment fineness and base material surface treated or not will influence the black aerosol paint film adhesion, low pigment fineness had lighter influence compared with other three influence factors.

adhesion; aerosol paint; factors

TQ630 7+9

A

1001-9677(2016)024-0071-04