感谢这么多小伙伴一起交流讨论,也让小编受益匪浅~
在这里小编答应大家,新的一年一定会多出技术搞~
首先,涂料的基本组成部分~这个就不多说啦,小伙伴们都知道~
小编想说的是相对于油性涂料来说,水性涂料最大的不同在于分散介质是水,为了保证成膜和控制挥发速率等,会加入少量的助溶剂~
根据实验室的日积月累,小编觉得配方设计的 关键点 在于
“水”的存在~
为什么这么说呢,其实总结之前的经验,会发现很多问题的出现都是因为水的存在而导致的。而这些问题,在油性涂料中很少出现,或者不会出现~
接下来,小编和大家具体讨论,水的存在,为我们解决环保要求的同时,会给我们的配方设计和实际应用中带来哪些 困难和挑战~
小编
有话要说~
从表面张力的角度来看,相比油性涂料来说、无论是对 基材的润湿,还是对 粉料的润湿,水性涂料都更加困难~~因此,在水性涂料里我们需要额外的加入一些助剂来进行调整。如何选择合适的助剂,对整个漆膜的表面效果和后期的性能都有非常重要的影响~~~
1基材润湿剂
润湿前提条件
涂料的表面张力<基材的表面能
水性体系的表面张力相对于油性体系来说高很多,加上面对复杂多样的基材,尤其是表面能很低的塑胶基材,要额外的加入更多的基材润湿剂去 降低体系的表面张力。
类型
有机改性聚硅氧烷
硅酮表面活性剂
氟表面活性剂
非硅类表面活性剂
选择考虑因素
降低静态表面张力
相容性,防缩孔
溶解性,稳泡倾向
2分散剂
分散过程
颜料的润湿、分散、稳定
稳定过程
分散过程
考虑因素
和主体树脂良好的混溶性
有效分散颜填料
不影响涂层的耐盐雾,耐盐水,耐水性能
综合以上考虑因素,在水性工业漆中,应用最广的就是高分子类分散剂。
高分子类分散剂
高分子类分散剂包含锚定基团和伸展链
锚定基团包裹在颜料表面,伸展链伸展在水或溶剂性体系中
在水性防腐蚀涂料中,因为包含有机,无机和防锈颜料,分散剂需要多锚定基团的设计
同时伸展链需要一些疏水改性的设计,从而在涂层干燥后,不影响涂层的耐性
消泡过程
分类
有机硅消泡剂:消泡力强,易缩孔---控制用量,研磨前加;
矿物油类消泡剂:消泡力弱,混溶性好---研磨后加;
含二氧化硅类消泡剂:易消光,缩孔较少。
考虑因素
在效率和相容性之间找到正确的平衡
相容性太好,消泡/脱泡效果弱
消泡/脱泡效率太高,会带来表面缺陷
对于预选择,简单的 筛选试验 是非常有效的
对于最终的决定,应该进行 实际应用 或模拟实验
建议要做 储存稳定性 试验
1增稠剂
水性涂料具有更强的触变性,受剪切力影响较大,因还需选择合适类型、合适用量的流变助剂进行搭配。
在水性防腐蚀涂料中,尽量使用聚氨酯增稠剂,可搭配气相二氧化硅或者膨润土
不用/少用纤维素类或碱溶胀类增稠剂,降低对防腐蚀涂料耐盐雾耐水的影响
分类
闪锈抑制剂的作用机理与涂料长效防腐蚀机理一致的,也有缓蚀型、钝化型和屏蔽型这3种。
考虑因素
具有还原作用的物质释放负电荷而起到缓蚀作用,是最简捷和最有效的方法。但这类物质离子性太强,易导致耐水性、耐盐雾的下降;
传统的亚硝酸钠、钼酸钠、锶铬黄等,价格低,效果好,用量少,目前还具有竞争力,但是有些影响性能,有些不环保;
此外,就是复配类的防闪锈助剂。
水性防腐蚀涂料的防护作用基于树脂良好的成膜性。
同一个树脂,不同成膜助剂的效率不同,需要根据脂筛选合适的成膜助剂
合适的成膜助剂:
相容性,加入不破乳
成膜效率
施工时合适的挥发速率
在涂料施工中,溶剂从漆膜中挥发出去,其挥发速率会影响干燥时间和最终漆膜的外观和物理性能。溶剂的挥发速率受温度、蒸汽压、表面与提及之比和表面空气流速四个变量的影响。水的挥发还受相对湿度的影响。
按照颜料在涂料中的用途,可以分为四大类:着色颜料、体质颜料、防锈颜料和特殊功能颜料。
1着色颜料
着色颜料在涂料中的主要作用时着色和遮盖物面,因此除了要求它们不溶于水、油和溶剂外,主要在色彩方面要鲜艳美丽,具有良好的着色力和遮盖力,对光、热稳定性好,在一定的时间内不变色。
值得注意的时其中的铅铬黄颜料,是铅的化合物,通常含铅量53~64%,含铬在10%~16%之间,目前已经开始收到限制使用。
2体质颜料
体质颜料是低折射率的白色或者无色颜料,在习惯上称为 填料。工业漆中常用的体质颜料油碳酸钙、二氧化硅、滑石粉、高岭土和云母粉等。
碳酸钙 分为重质碳酸钙和轻质碳酸钙,轻质碳酸钙的相对密度小,颗粒细。碳酸钙的价格低廉,性能稳定,耐光耐候性好。
硫酸钡 有天然和合成两种,天然产品即重晶石粉,合成产品为沉淀硫酸钡,其性能更好,白度高,质地细滑。
滑石粉 是天然滑石矿经过磨细而成的粉末,手触之有滑腻感可以改善涂料的施工性,其纤维状结构能够降低涂膜的可渗透性,增强涂膜的耐久性。
高岭土 具有化学惰性,流动性良好,选用与钛白粉相同粒径的高岭土可以提高钛白粉在涂料中的遮盖力。
云母粉 是云母矿磨细而成的细粉,其片状结构能有效地减少水在涂膜中的穿透性,还能减少涂膜的开裂倾向,提高涂膜的耐候性。
3防锈颜料
防锈颜料的主要功能是防止金属腐蚀,提高漆膜对金属表面的保护作用。
01
物理性防锈颜料
铁红,云母氧化铁,微细玻璃片等
化学性质稳定的惰性颜料或填料,在涂层中填充作用,降低腐蚀介质的透过速度
通过片状颜料的屏蔽作用来提高防腐性能
02
化学性防锈颜料
磷酸锌,改性磷酸锌,磷酸钙,钼酸锌,钼酸钙,三聚磷酸铝,离子交换型防锈颜料等
化学缓蚀作用的防锈颜料能与金属表面发生作用如钝化,磷化
产生新的表面膜层,钝化膜,磷化膜等
03
有机缓蚀剂
有机硝基化合物锌盐,邻苯二甲酸锌盐
4功能颜料
功能颜料能够提供给涂料特殊的功能,如耐高温、防火、导电和防止海生物等。
在涂料的配方设计中,最重要的因素之一就是选择基料与颜料之间的比例关系,是判断涂膜性能的重要依据。一般,将颜料在干膜中所占的体积浓度称为“颜料体积浓度”即PVC。在PVC增加时,许多涂膜性能会突然发生变化,这种变化发生时的PVC称为临界颜料体积浓度,CPVC。
光泽与PVC有着很大的关系,通常不加颜料的涂膜具有很高的光泽,起初百分之几的颜料对光泽没有影响,但是当PVC高于6%~9%时,在PVC和CPVC的范围内,光泽一直在下降。低光泽表面比平滑光亮的表面能赋予更好的层间附着力,因此底漆的PVC做的比CPVC大总是比较理想的。
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