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浅谈水性防腐涂料 常见缺陷的防治

浏览次数: 1248次 发布时间: 2016-3-8

关于水性防腐的研 发,始于上世纪八十年代。由于众所周知的原因,水性防腐涂料处于缓慢研发、小量应用、性能普通的状态,步履蹒跚地走过了30年。

    去年以来,国家有 关部门发布了一系列文件,限制一些地区和工程使用溶剂型涂料,对VOC超标涂料征收消费 税,颁布了水性丙烯酸、水性聚氨酯、水性环氧、水性醇酸等树脂涂料,水性无机磷酸盐耐溶剂防腐涂料的标准,及上述涂料的有害物质限量标准,环境标志产品包括水性涂料的技术要求等。这样,使水性漆材料研发单位有了方 向,使一些涂料企业看到了商机,使我们水性漆研发的技术人员有了依据。今年以来,水性漆用树脂、颜料、助剂越来越多,不少溶剂型涂料企业开始忙起了“油改水”热潮,一些涂装企业也越来越青睐水性漆。自此,我国水性 工业漆步入了一个新的发展时期。

    近年来无锡太湖防 腐材料有限公司研发并投入市场的有水性无机富锌防腐底漆,通用型水性丙烯酸防锈漆,包装桶用水性烘烤漆,水性防腐系列涂料品种已增加到十几个。目前,又开始了水性部件漆的研发。公司高层的策略是:溶剂型涂料逐步降 低VOC等有害物质,水性 防腐涂料加大研发力度,做到油漆、水漆两手抓。

    1水性防腐涂料常见 的缺陷

    一个刚做好并包装 好的涂料,其优点或缺陷是说不清的,只有到开罐、开桶时,才看得见其外观和稳定性的情况,此时的缺陷有上有浮水、下有结块、表面浮泡、变质发霉等。还有,到涂装施工后,才看得见其效果,此时的缺陷有涂料流挂、一道 遮盖力差、膜面缩孔、针孔、表面不平整、外面漆缺乏丰满度和光泽度等。一段时间后,如果涂料或涂装质量不好,还会出现开裂、剥落、起泡、生锈等缺陷。水性漆由于其天生的弱点,其缺陷可能比溶剂型涂料要多。

    2水性防腐料常见缺 陷的原因

    1)或涂料中亲水物 质太多,水容易渗进,产生气压,把漆膜顶上来。起泡多,整个涂层就失去附着力。

    2)涂膜泡孔:原因 主要有:消泡剂选择和搭配不当;打浆和调漆阶段未将消泡剂打散打匀;辊涂时涂料粘度过低,喷涂时未调到最佳。有泡孔,空洞处无料遮盖,水氧轻易侵入,就发生了。

    3)涂层缩孔:原因 主要有:涂料体系中各组分未能搅拌均匀,表面张力大的物质如乳液等,铺展流动性差;消泡剂、成膜剂等加量过大。缩孔多,底漆易出锈,面漆外观差。

    4)硬度问题:原因 主要有:与基料的Tg及加量有关,与粉 料的吸油量及加量有关,与成膜过程中的环境条件即温湿度有关。涂膜太硬,柔韧性、弯曲性和耐冲击性就通不过,涂膜太软,水的渗透增塑进而滞留腐蚀的作用就明显。

    5)耐(盐)水性差:原因主要 有:基料的成膜性、耐水白性较差,固体颗粒较粗;基料加量不足;防锈乳液其实不防锈;因涂料表面张力大于基材的表面张力,故底漆与基材的附着力差;还有起泡、缩孔、针孔等致命缺陷;有的涂料含盖了上述缺陷,则更无 耐水性、耐盐水性、甚至耐盐雾性可言。

    6)漆膜外观缺陷:就 外面漆而言,其原因主要有:漆膜不平整,欠丰滿度,是由于涂料的 表面张力大,内部不流动铺展,膜面流平性差;光泽度不高,视觉效果差,与颜基地或Pvc较高有关,与基料 和颜料的品质有关,与底层的平整度有关。

    3水性防腐涂料常见 缺陷的防治

    根据研发实践的体 会,对上述这些缺陷,我们是采取以下措施加以防治解决的:

    1)从配方源头上加以 防治,即设法降低涂料的表面张力。水性涂料与溶剂型涂料最主要的区别就是使用的分散稀释介质不同,造成了两种涂料表面张力的不同,水性漆的问题就要比溶剂型漆多。因此,对水性防腐漆,不管是高档还是低档,都要把降 低涂料的表面张力提高涂层的附着力放在第一位。这就要求选用对路的助剂:一是采用加量少性能高的基材润湿剂,如BYK的300系列产品, TEGO的4000系列产品, 原科宁的H110、H140、H188A等品种。再配以 H204、3275等高效分散剂,完 成降低涂料表面张力的第一步。二是添加水性涂料用附着力促进剂。偶联剂具有很强的流动性,可自由迁移到有机/无机界面,故乳液 是添加硅烷附着剂的理体系,而在钢铁表面最有效的附着剂是二氧基官能硅烷,价较贵。钛酸酯偶联剂具有润湿基材的性能,还有辅助消泡和流平的作用。如江南厂的jN一ll5A,是一款螯合型的 钛酸酯偶联剂,能增加聚酯与钢、丙烯酸与铁的粘结性。用量在1%左右,性价比较高 。南京曙光、台湾德谦、德国赛都有这方面的产品,这些助剂只要选用得当,就会成为又一个降低表面张力的利器。三是使用高效低表面张力的流平剂,如BYK的345、346,原科宁的 DSX-2000等,不仅可以扩大 底漆在基材上的铺展面,增加其附着点,而且有利于涂层表面的流动流平,减少外观缺馅。四是补充一定量的不同挥发速率的醇醚类的组合助溶剂,一方面更好地帮助基料成膜,另方面也能降低涂料表面张力,但要兼顾加量与干 燥与施工的关系。这些助剂主次定位,协同作用,涂料的表面张力就会降低,附着力就会提高。

    合理地采取了上述 措施,那些自干底漆或烘烤漆的剥落、起泡、附着不牢等缺陷,外面漆表面不平整、不光滑、不饱满等缺陷,漆层使用寿命不长等缺陷就可以得到有效的防治解决。

    对于包装桶水性烤 漆的柔软、流挂、表面不平整等问题,我们通过筛选合适的树脂并调整比例,换用了降低表面张力、防流挂增流平的助剂予以解决。前做的一款产品,性能很好,唯独voc超过100g/L,客户通不过。后 来用了voc含量较低的分散体 ,滿足了客户的要求。

    对通用型水性漆粗 糙、多泡、缩孔、外观差、后增稠或后变稀等缺陷,我们是采用“四个二”的助剂使用方法加以克服的。“四个二”,即两种以上润湿分散剂、两种以上抑泡消泡剂、两种以上成膜助溶剂、两种以上流变助剂。两种以上润湿分散 剂,是为了打磨出一个足够细度的浆料,为涂膜提供附着力、细腻度、光泽度、耐污性等,原科宁的 H一140是一款具有低泡、 流动、较强降低表面张力的基材润湿剂,适用于难润湿的金属基材,性能与BYk345相近,价低一半; 两种消泡剂,能扩大消泡范围,打浆阶段可用矿物油类脱泡剂,调漆阶段用相容性好的消泡剂,如诺普科的含硅氧烷的154,BASF的分子级的 A-34等,是为了提供漆 膜表面无泡眼、无针孔、无缩边的性能和平整、光滑、装饰的性能;两种以上成膜剂,如苯丙乳液可用苯甲醇或丙二醇苯醚,硅丙乳液用TExANOL,再配以不同挥发 速率的醇醚类助溶剂,如丙二醇甲醚、丁醚等,有利于涂料形成连续完整致密的膜,从而为涂膜提供附着力、耐水性、耐老化性、耐沾污性等性能;两种以上的流变助剂,有聚醚类、聚氨酯类、含氟的流平剂,疏水改性碱溶胀类 增稠剂,如海川的D3200、D3380、DOW的2020、8W,TT935等,都是良好的流 变助剂,可为涂膜提供流平性、光泽度和饱满度。

    2)水性涂料的缺陷防 治,还有赖于合理的生产工艺。我们的做法是把好“三个关”。一是细度关。浆料分散研磨不彻底,细度细不了,就会出现漆膜不平、失光等问题;二是pH值关。水性涂料应 保持偏碱性状态,才能使乳液稳定、涂料不变质;三是粘度关,粘度,关系到施工性和贮存稳定性,应予重视。配方上给出的流变助剂用量只是一个主观数据,实际生产过程中,需要生产人员灵活掌握,现場测试。

    3)有一个正规的涂装 管理、有一个合格的涂装队伍、有一个标准的涂装工艺、有一套有效的涂装设备,这些也是防治涂料缺陷的重要环节。曾经碰到一件事,有年冬天,温度低湿度高,一施工队在用我们的底漆时加了很多水,涂刷后来电说,这个漆 遮盖力不好,而且有锈,还有附着力差,膜搓得下。我前去观察,发现几个问题,首先铁板表面多锈块锈粉,未作处理就上漆;水加了50%多,说油漆加稀释 剂也这么加的;前道漆刚表干,又开始刷了。施工缺陷全集中在此了。附着力是涂料和涂装的根本前提,因此,在铁板上喷涂第一道漆,先要把底板搞干净,然后想办法让漆实干,确保漆、板牢固结合,才能继续施工。所谓“皮 之不存,毛将附焉”,即此道理。

    4)关于水性涂料防锈 性能,如涂膜附着力、耐水性、耐盐水性、耐酸碱性等缺陷的防治,简单地说,主要从三种原材料上着手解决。

    一要选择耐水性好 、有一定硬度和柔韧性、自交联、具有防锈基团的基料,其代表是某进口的6750,可用作钢铁基材 的剂和防锈底漆,效果很好。我有一块铁板,上刷一道该乳液,干燥后入3%盐水1周,无泡无锈,而 后置于户外,已有八年,仍然不锈。我喜欢使用江阴国联的防锈硅溶胶对乳液进行改性,好处多多,可提高涂层的致密度和附着力,及涂膜的硬度和耐水性、耐盐水性,使用时当心它的活性。我去年做一款成本6.50元的铁红底漆,里 面加了10%的硅溶胶,涂刷两 道,试板浸水后置于户外,至今一年,仍正常。2004年,我用广东某厂 的一款AP3128纯丙防锈乳液配合 防锈颜料,制成铁红底漆,浸入3%盐水1个月后,在铲除漆 膜时,发现铁板表面生出了致密、光滑、坚硬的黑色氧化膜,此铁板几年曝晒,仍然不锈不腐,来之不易,值得深入研究。有一款美国技术的pH值中性的锈转化剂 ,涂在已锈板上,可获得一层黑色封闭膜,再配合防锈底漆,可以应用到中防腐工程中。

    这里,强调一下附 着力问题。除了用好润湿剂和附着剂,重要的是要用好基料。我做丙烯酸底漆,选一个耐水性很好的乳液,再用硅溶胶混拼改性,让膜致密和硬些,与铁板的抓附点多些。太湖厂的一个中灰底漆,成本7元,附着力可到 1到0级,铅笔硬度可到 2H(见样板)。

    二要选用高效的防 锈颜料,我最近采用台湾的一款叫“磷酸锌铝”(ZAP)的复合防锈粉制成 白色防锈漆,耐3%盐水已过240h,试板仍然无泡无 锈,效果确好。该材料不含重金属、不具毒性,与不同的树脂相容性好,不会返粗,其成份易水解产生磷酸根离子,与铁离子螯合,从而钝化钢铁表面。ZAP一c不含氧化锌,适用 于水性环氧、水性醇酸树脂体系。现在市场上还有很多新材料,足够选用。

    三要补充使用一些 防闪锈剂、缓蚀剂,辅助起到防腐的作用。如美国的FA-179,是一款含有金属 皂的有机防锈剂,性价比高,上海某公司代理国外的缓蚀剂中,A-142、A-143DA等,都是效果不错 的产品。

    4对目前涂料企业“ 油改水”的看法

    去年以来,国家有 关部委和北京等地方,发出了对超标voc的油漆征收消费税 ,及限制使用油漆、大力提倡环保涂料包括水性漆的一系列文件。于是有的油漆厂忙于找地搬迁,有的感到压力加重,而想停产,有的看到水性漆正在流行,而想转产,还有的认为水漆还未普及,油漆照做。

    我认为,客观决定 主观,存在决定意识,要一分为二地、用发展的观点看待这个问题。溶剂型涂料和水性涂料各有优点,也各有不足。油性漆的高光泽度、高抗划伤性、高防腐性,都是目前水性漆所不及的,重防腐工程,还是以油漆为主。但油性 漆的voc高,不环保,这是 个致命弱点。社会在发展,技术在进步,相信油性漆会改善,优点照样需要,使用还在继续。水性漆环保的优点要弘扬,不足要改进,相信不久也能达到油漆的性能。.

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