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水性防腐涂料常見缺陷的防治

2019-03-29

  關于水性防腐涂料的研發,始于上世紀八十年代。由于眾所周知的原因,水性防腐涂料處于緩慢研發、小量應用、性能普通的狀態,步履蹣跚地走過了30年。

  去年以來,國家有關部門發布了一系列文件,限制一些地區和工程使用溶劑型涂料,對VOC超標涂料征收消費稅,頒布了水性丙烯酸、水性聚氨酯、水性環氧、水性醇酸等樹脂涂料,水性無機磷酸鹽耐溶劑防腐涂料的標準,及上述涂料的有害物質限量標準,環境標志產品包括水性涂料的技術要求等。這樣,使水性漆材料研發單位有了方向,使一些涂料企業看到了商機,使我們水性漆研發的技術人員有了依據。今年以來,水性漆用樹脂、顏料、助劑越來越多,不少溶劑型涂料企業開始忙起了“油改水”熱潮,一些涂裝企業也越來越青睞水性漆。自此,我國水性工業漆步入了一個新的發展時期。

  近年來無錫太湖防腐材料有限公司研發并投入市場的有水性無機富鋅防腐底漆,通用型水性丙烯酸防銹漆,包裝桶用水性烘烤漆,水性防腐系列涂料品種已增加到十幾個。目前,又開始了水性汽車部件漆的研發。公司高層的策略是:溶劑型涂料逐步降低VOC等有害物質,水性防腐涂料加大研發力度,做到油漆、水漆兩手抓。

  一個剛做好并包裝好的涂料,其優點或缺陷是說不清的,只有到開罐、開桶時,才看得見其外觀和穩定性的情況,此時的缺陷有上有浮水、下有結塊、表面浮泡、變質發霉等。還有,到涂裝施工后,才看得見其效果,此時的缺陷有涂料流掛、一道遮蓋力差、膜面縮孔、針孔、表面不平整、外面漆缺乏豐滿度和光澤度等。一段時間后,如果涂料或涂裝質量不好,還會出現開裂、剝落、起泡、生銹等缺陷。水性漆由于其天生的弱點,其缺陷可能比溶劑型涂料要多。

  1)或涂料中親水物質太多,水容易滲進,產生氣壓,把漆膜頂上來。起泡多,整個涂層就失去附著力。

  2)涂膜泡孔:原因主要有:消泡劑選擇和搭配不當;打漿和調漆階段未將消泡劑打散打勻;輥涂時涂料粘度過低,噴涂時噴槍未調到最佳。有泡孔,空洞處無料遮蓋,水氧輕易侵入,腐蝕就發生了。

  3)涂層縮孔:原因主要有:涂料體系中各組分未能攪拌均勻,表面張力大的物質如乳液等,鋪展流動性差;消泡劑、成膜劑等加量過大??s孔多,底漆易出銹,面漆外觀差。

  4)硬度問題:原因主要有:與基料的Tg及加量有關,與粉料的吸油量及加量有關,與成膜過程中的環境條件即溫濕度有關。涂膜太硬,柔韌性、彎曲性和耐沖擊性就通不過,涂膜太軟,水的滲透增塑進而滯留腐蝕的作用就明顯。

  5)耐(鹽)水性差:原因主要有:基料的成膜性、耐水白性較差,固體顆粒較粗;基料加量不足;防銹乳液其實不防銹;因涂料表面張力大于基材的表面張力,故底漆與基材的附著力差;還有起泡、縮孔、針孔等致命缺陷;有的涂料含蓋了上述缺陷,則更無耐水性、耐鹽水性、甚至耐鹽霧性可言。

  6)漆膜外觀缺陷:就外面漆而言,其原因主要有:漆膜不平整,欠豐滿度,是由于涂料的表面張力大,內部不流動鋪展,膜面流平性差;光澤度不高,視覺效果差,與顏基地或Pvc較高有關,與基料和顏料的品質有關,與底層的平整度有關。

  1)從配方源頭上加以防治,即設法降低涂料的表面張力。水性涂料與溶劑型涂料最主要的區別就是使用的分散稀釋介質不同,造成了兩種涂料表面張力的不同,水性漆的問題就要比溶劑型漆多。因此,對水性防腐漆,不管是高檔還是低檔,都要把降低涂料的表面張力提高涂層的附著力放在第一位。這就要求選用對路的助劑:一是采用加量少性能高的基材潤濕劑,如BYK的300系列產品,TEGO的4000系列產品,原科寧的H110、H140、H188A等品種。再配以H204、3275等高效分散劑,完成降低涂料表面張力的第一步。二是添加水性涂料用附著力促進劑。硅烷偶聯劑具有很強的流動性,可自由遷移到有機/無機界面,故乳液是添加硅烷附著劑的理體系,而在鋼鐵表面最有效的附著劑是二氧基官能硅烷,價較貴。鈦酸酯偶聯劑具有潤濕基材的性能,還有輔助消泡和流平的作用。如江南廠的jN一ll5A,是一款螯合型的鈦酸酯偶聯劑,能增加聚酯與鋼、丙烯酸與鐵的粘結性。用量在1%左右,性價比較高。南京曙光、臺灣德謙、德國賽都有這方面的產品,這些助劑只要選用得當,就會成為又一個降低表面張力的利器。三是使用高效低表面張力的流平劑,如BYK的345、346,原科寧的DSX-2000等,不僅可以擴大底漆在基材上的鋪展面,增加其附著點,而且有利于涂層表面的流動流平,減少外觀缺餡。四是補充一定量的不同揮發速率的醇醚類的組合助溶劑,一方面更好地幫助基料成膜,另方面也能降低涂料表面張力,但要兼顧加量與干燥與施工的關系。這些助劑主次定位,協同作用,涂料的表面張力就會降低,附著力就會提高。

  合理地采取了上述措施,那些自干底漆或烘烤漆的剝落、起泡、附著不牢等缺陷,外面漆表面不平整、不光滑、不飽滿等缺陷,漆層使用壽命不長等缺陷就可以得到有效的防治解決。

  對于包裝桶水性烤漆的柔軟、流掛、表面不平整等問題,我們通過篩選合適的樹脂并調整比例,換用了降低表面張力、防流掛增流平的助劑予以解決。前做的一款產品,性能很好,唯獨voc超過100g/L,客戶通不過。后來用了voc含量較低的分散體,滿足了客戶的要求。

  對通用型水性漆粗糙、多泡、縮孔、外觀差、后增稠或后變稀等缺陷,我們是采用“四個二”的助劑使用方法加以克服的?!八膫€二”,即兩種以上潤濕分散劑、兩種以上抑泡消泡劑、兩種以上成膜助溶劑、兩種以上流變助劑。兩種以上潤濕分散劑,是為了打磨出一個足夠細度的漿料,為涂膜提供附著力、細膩度、光澤度、耐污性等,原科寧的H一140是一款具有低泡、流動、較強降低表面張力的基材潤濕劑,適用于難潤濕的金屬基材,性能與BYk345相近,價低一半;兩種消泡劑,能擴大消泡范圍,打漿階段可用礦物油類脫泡劑,調漆階段用相容性好的消泡劑,如諾普科的含硅氧烷的154,BASF的分子級的A-34等,是為了提供漆膜表面無泡眼、無針孔、無縮邊的性能和平整、光滑、裝飾的性能;兩種以上成膜劑,如苯丙乳液可用苯甲醇或丙二醇苯醚,硅丙乳液用TExANOL,再配以不同揮發速率的醇醚類助溶劑,如丙二醇甲醚、丁醚等,有利于涂料形成連續完整致密的膜,從而為涂膜提供附著力、耐水性、耐老化性、耐沾污性等性能;兩種以上的流變助劑,有聚醚類、聚氨酯類、含氟的流平劑,疏水改性堿溶脹類增稠劑,如海川的D3200、D3380、DOW的2020、8W,TT935等,都是良好的流變助劑,可為涂膜提供流平性、光澤度和飽滿度。

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