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小(xiao)編和大家一起(qi)討論(lun)了如何(he)金屬漆的性能~

本期，一起說說水性工業漆的配方設(she)計(ji)要(yao)點~

首先，涂料的(de)基本組成部(bu)分~這個就不多說啦(la)，小(xiao)伙(huo)伴們都知道~

小(xiao)編想說(shuo)(shuo)的(de)是(shi)相對于油性(xing)涂料(liao)來(lai)說(shuo)(shuo)，水性(xing)涂料(liao)較大的(de)不同在于分(fen)散介質是(shi)水，為了成膜(mo)和控制揮發速率(lv)等，會加入少(shao)量(liang)的(de)助(zhu)溶劑~

根據實(shi)驗(yan)室的日積月累，小編覺得(de)配方(fang)設(she)計的 關鍵(jian)點(dian) 在于

“水”的存(cun)在~

為(wei)什么(me)這(zhe)么(me)說呢，其實總結之(zhi)前的經驗(yan)，會(hui)發現很多問(wen)題(ti)的出現都是因(yin)為(wei)水的存在而導致的。而這(zhe)些問(wen)題(ti)，在油性涂(tu)料中很少(shao)出現，或者不(bu)會(hui)出現~

接下來(lai)，小(xiao)編和大家具(ju)體討(tao)論，水的存在(zai)，為(wei)我們解(jie)決要(yao)求的同時，會給(gei)我們的配方設計和實際應用中(zhong)帶來(lai)哪些 困難(nan)和挑戰~

01 表面張力

液(ye)體(ti)表(biao)面(mian)任意二相鄰部分之間垂直于它(ta)們(men)的單位長度分界線相互(hu)作用(yong)的拉力。表(biao)面(mian)張力的形成同處在液(ye)體(ti)表(biao)面(mian)薄層內的分子的殊受力狀態(tai)密切(qie)相關(guan)。

有話要說~

從表面張力的(de)角(jiao)度(du)來(lai)(lai)看(kan)，相比油性涂料(liao)來(lai)(lai)說、無論是(shi)對(dui) 基材(cai)的(de)潤濕(shi)，還是(shi)對(dui) 粉料(liao)的(de)潤濕(shi)，水(shui)性涂料(liao)都(dou)加困難~~因此，在水(shui)性涂料(liao)里我(wo)們(men)需(xu)要額外的(de)加入(ru)一些助(zhu)劑來(lai)(lai)進行調整。如(ru)何選擇合適(shi)的(de)助(zhu)劑，對(dui)整個漆(qi)膜的(de)表面效果(guo)和后期的(de)性能(neng)都(dou)有(you)非(fei)常重要的(de)影響~~~

1基材潤濕劑

潤(run)濕(shi)前(qian)提(ti)條件

涂料的表面(mian)張力＜基(ji)材的表面(mian)能

水(shui)性(xing)體(ti)系(xi)的表(biao)面(mian)張力相對于油性(xing)體(ti)系(xi)來說高(gao)很多，加(jia)上面(mian)對復雜(za)多樣的基材，尤其是表(biao)面(mian)能很低的塑膠基材，要額外的加(jia)入多的基材潤濕劑(ji)去 降(jiang)低體(ti)系(xi)的表(biao)面(mian)張力。

類型

有機改性聚硅氧烷

硅酮表面活性劑

氟表(biao)面(mian)活(huo)性(xing)劑

非硅(gui)類表(biao)面(mian)活性(xing)劑

選(xuan)擇考慮因(yin)素(su)

降低(di)靜態表(biao)面張力

相容性(xing)，防縮孔

溶解性(xing)，穩泡傾向

2分散劑

分散過程

顏料(liao)的潤(run)濕、分散、穩定

對(dui)于(yu)油(you)性(xing)(xing)(xing)(xing)涂(tu)料(liao)(liao)來說，由(you)于(yu)其低(di)表面(mian)張(zhang)力(li)，因此(ci)，對(dui)粉料(liao)(liao)的(de)潤濕分散(san)(san)性(xing)(xing)(xing)(xing)也會(hui)高于(yu)水性(xing)(xing)(xing)(xing)涂(tu)料(liao)(liao)。此(ci)外，在油(you)性(xing)(xing)(xing)(xing)體(ti)系中(zhong)，樹(shu)脂(zhi)是(shi)溶解在溶劑中(zhong)，是(shi)一(yi)個均相(xiang)的(de)體(ti)系，而在水性(xing)(xing)(xing)(xing)涂(tu)料(liao)(liao)中(zhong)，樹(shu)脂(zhi)多(duo)的(de)是(shi)分散(san)(san)在水中(zhong)，是(shi)一(yi)個多(duo)相(xiang)的(de)體(ti)系，所以穩定性(xing)(xing)(xing)(xing)也相(xiang)對(dui)較差(cha)~因此(ci)，要選擇合(he)適的(de)分散(san)(san)劑~

穩定過程

靜電穩定、空間位阻

分散過程

考慮因素

和主體樹脂良(liang)好(hao)的混溶性

有效分散顏填料

不影響涂層的耐鹽霧(wu)，耐鹽水(shui)，耐水(shui)性能

綜(zong)合以上(shang)考慮因素(su)，在水(shui)性(xing)工(gong)業漆中，應用(yong)較廣的就是高分(fen)子(zi)類分(fen)散(san)劑。

高分子類分散劑

高分(fen)子(zi)類(lei)分(fen)散劑包含錨定基(ji)團和伸展鏈

錨定基團(tuan)包(bao)裹(guo)在顏料表面,伸展(zhan)鏈伸展(zhan)在水或(huo)溶劑(ji)性體(ti)系(xi)中(zhong)

在(zai)水性涂料中，因為包含有機(ji)(ji)，無機(ji)(ji)和防銹顏(yan)料，分散劑需要多錨定基團的設計

同時伸展鏈需要一(yi)些疏水(shui)改性(xing)的(de)設計，從(cong)而在涂層干燥(zao)后，不(bu)影響(xiang)涂層的(de)耐(nai)性(xing)

02 氣(qi)泡

 產生氣泡是涂膜的一種弊(bi)病。在涂裝過程中(zhong)，涂料經攪(jiao)拌、泵(beng)料輸送時(shi)，混入了空(kong)氣，一時(shi)不易(yi)消散，施工(gong)后，在涂膜干燥前(qian)又(you)沒(mei)有析離出去，涂膜表(biao)面便出現氣泡。

消泡過程

分類

有機(ji)硅消(xiao)(xiao)泡劑：消(xiao)(xiao)泡力強，易(yi)縮孔---控(kong)制用(yong)量，研磨前加；

礦物油類消泡(pao)劑(ji)：消泡(pao)力弱，混溶性好---研磨后加；

含二氧化硅類消泡劑：易消光(guang)，縮孔較少。

考慮因素

在效率(lv)和(he)相容(rong)性之間(jian)找到正(zheng)確的平衡(heng)

相容性太好，消泡/脫泡效果弱

消泡/脫泡效率(lv)太(tai)高，會帶來表面缺陷

對于預選(xuan)(xuan)擇，簡單的 篩(shai)選(xuan)(xuan)試驗 是非常有效(xiao)的

對(dui)于(yu)決定，應該(gai)進行 實(shi)際(ji)應用 或模擬實(shi)驗(yan)

建議要做 儲(chu)存穩定性 試驗

03 性

在化學(xue)中，性(xing)(xing)（Chemical polarity）指一根共價鍵或一個共價分子中電荷(he)分布的不(bu)均(jun)勻性(xing)(xing)。如(ru)果(guo)電荷(he)分布得不(bu)均(jun)勻，則稱(cheng)該(gai)鍵或分子為性(xing)(xing)；如(ru)果(guo)不(bu)均(jun)勻，則稱(cheng)為非性(xing)(xing)。

從溶解度的(de)角度看，分子(zi)(zi)的(de)性(xing)(xing)對物質溶解性(xing)(xing)有很(hen)大影響。性(xing)(xing)分子(zi)(zi)易(yi)溶于性(xing)(xing)溶劑，非性(xing)(xing)分子(zi)(zi)易(yi)溶劑非性(xing)(xing)溶劑，也即 “相似相溶”。

在涂料中(zhong)，水的(de)性(xing)非常大，所以(yi)它對于樹脂來(lai)說基本(ben)上是(shi)(shi)沒有溶(rong)解力的(de)。而在油性(xing)涂料中(zhong)，樹脂是(shi)(shi)溶(rong)解在溶(rong)劑里的(de)，所以(yi)體系的(de)粘(zhan)度可以(yi)根據不同的(de)溶(rong)劑搭配來(lai)進行(xing)調(diao)整(zheng)，而且穩定性(xing)好。而水性(xing)涂料則需要加入額外的(de)增(zeng)稠劑來(lai)進行(xing)粘(zhan)度的(de)調(diao)整(zheng)。

1增稠劑

水性涂料具有強的觸變(bian)性，受(shou)剪切力影(ying)響較(jiao)大，因還需(xu)選(xuan)擇合(he)適類型、合(he)適用量的流(liu)變(bian)助劑進行(xing)搭配。

在(zai)水性涂料中，盡量使用聚(ju)氨酯增稠劑(ji)，可搭配氣(qi)相(xiang)二氧(yang)化硅或者膨潤(run)土

不(bu)用/少用纖(xian)維素類或堿溶脹(zhang)類增稠劑，降低對涂(tu)料耐鹽霧耐水的(de)影(ying)響

04 閃銹

閃銹：是(shi)水性涂料干燥過程中出現的銹蝕。

產生原因：水(shui)性涂料是導體(ti)，在存在電位(wei)差(cha)的不同區域(yu)間(jian)形(xing)成電流，在水(shui)、氧氣的共同作用下，產生腐蝕。

產生的(de)因素：水、氧氣(qi)、金(jin)屬底材(cai)。

分類

 閃銹抑(yi)制劑的(de)作用機(ji)理與(yu)涂料長效機(ji)理一致的(de)，也有(you)緩蝕型(xing)、鈍化型(xing)和(he)屏蔽型(xing)這3種。

考慮因素

具有還原作用的(de)物(wu)質(zhi)釋(shi)放負電(dian)荷而起到緩蝕作用，是簡捷和有效的(de)方法。但這類物(wu)質(zhi)離(li)子性(xing)太強(qiang)，易導致耐水(shui)性(xing)、耐鹽霧(wu)的(de)下(xia)降；

傳統的亞硝(xiao)酸(suan)鈉(na)、鉬酸(suan)鈉(na)、鍶鉻黃等(deng)，價格低，效果(guo)好，用量少，目前還具有競(jing)爭力，但是有些影響性能；

此外，就是(shi)復配類的防(fang)閃銹助劑。

05 成膜助劑(ji)

水(shui)性涂料(liao)的防護(hu)作用基于樹(shu)脂良好的成膜性。

同一個(ge)樹脂(zhi)，不同成膜助(zhu)劑(ji)的(de)效率不同，需要根據脂(zhi)篩(shai)選合適的(de)成膜助(zhu)劑(ji)

合適的成膜助劑(ji)：

相(xiang)容性，加(jia)入不破乳

成膜效率

施工時(shi)合(he)適的揮發速(su)率

在涂料施(shi)工中，溶劑從漆膜中揮發(fa)(fa)出去，其揮發(fa)(fa)速(su)(su)率(lv)會影響(xiang)(xiang)干燥時間和漆膜的外觀和物理性能(neng)。溶劑的揮發(fa)(fa)速(su)(su)率(lv)受(shou)溫度、蒸汽壓、表(biao)面與提及之比和表(biao)面空氣(qi)流速(su)(su)四個變量的影響(xiang)(xiang)。水的揮發(fa)(fa)還受(shou)相對濕度的影響(xiang)(xiang)。

05 顏料

按(an)照顏料(liao)(liao)在(zai)涂料(liao)(liao)中(zhong)的用途，可以分(fen)為四大(da)類：著色顏料(liao)(liao)、體質顏料(liao)(liao)、防(fang)銹顏料(liao)(liao)和功能(neng)顏料(liao)(liao)。

1著色顏(yan)料

著色(se)(se)顏料在(zai)涂(tu)料中的主(zhu)要(yao)(yao)作用時著色(se)(se)和(he)遮蓋(gai)(gai)物面，因此除了要(yao)(yao)求它們不(bu)溶于水、油和(he)溶劑外，主(zhu)要(yao)(yao)在(zai)色(se)(se)彩方(fang)面要(yao)(yao)鮮艷美麗，具(ju)有良好的著色(se)(se)力和(he)遮蓋(gai)(gai)力，對光、熱穩定性好，在(zai)相對的時間(jian)內不(bu)變色(se)(se)。

值(zhi)得注意(yi)的(de)(de)(de)時其中(zhong)的(de)(de)(de)鉛鉻黃顏料，是鉛的(de)(de)(de)化合物，通常含鉛量53~64%，含鉻在10%~16%之間，目前已經(jing)開始(shi)收到限制使(shi)用(yong)。

2體(ti)質顏(yan)料

體質顏料是低折(zhe)射(she)率的白色或者無色顏料，在(zai)習慣(guan)上稱為 填料。工業漆中常用(yong)的體質顏料油碳酸(suan)鈣、二氧化硅(gui)、滑石粉、高嶺土和云(yun)母粉等。

碳(tan)(tan)(tan)酸鈣(gai) 分為重質(zhi)碳(tan)(tan)(tan)酸鈣(gai)和輕質(zhi)碳(tan)(tan)(tan)酸鈣(gai)，輕質(zhi)碳(tan)(tan)(tan)酸鈣(gai)的(de)相對密(mi)度小(xiao)，顆粒細(xi)。碳(tan)(tan)(tan)酸鈣(gai)的(de)價格低廉，性(xing)(xing)能穩定，耐(nai)光耐(nai)候性(xing)(xing)好(hao)。

硫酸鋇(bei) 有和合(he)成兩種，產品即(ji)重(zhong)晶(jing)石(shi)粉，合(he)成產品為沉淀硫酸鋇(bei)，其性(xing)能較(jiao)好，白度高(gao)，質地細(xi)滑(hua)。

滑石粉 是滑石礦經(jing)過磨細而(er)成的(de)(de)粉末，手觸之(zhi)有滑膩感可(ke)以改良(liang)涂(tu)料的(de)(de)施(shi)工性，其纖維狀結構能夠降低涂(tu)膜的(de)(de)可(ke)滲(shen)透性，增強(qiang)涂(tu)膜的(de)(de)耐久性。

高嶺土 具有化學惰(duo)性，流動性良(liang)好，選用與鈦(tai)白粉相同(tong)粒(li)徑(jing)的高嶺土可(ke)以提高鈦(tai)白粉在(zai)涂(tu)料(liao)中的遮蓋力。

云母粉 是云母礦(kuang)磨細而成的(de)細粉，其片狀(zhuang)結構能有效(xiao)地減少(shao)水在涂(tu)膜(mo)中的(de)穿透(tou)性(xing)，還能減少(shao)涂(tu)膜(mo)的(de)開裂傾向，提高(gao)涂(tu)膜(mo)的(de)耐候性(xing)。

3防銹顏料

防銹(xiu)顏料的(de)主要功能是(shi)防止(zhi)金屬腐蝕，提高漆膜對金屬表面的(de)保護作用。

01物理性防銹顏料

鐵紅，云(yun)母氧(yang)化(hua)鐵，微(wei)細玻璃片等

化(hua)學性質(zhi)穩(wen)定的惰(duo)性顏料(liao)或填料(liao)，在涂層中填充作用，降低腐蝕介質(zhi)的透過速度

通過片狀顏料的屏蔽作用來提高性能

02化(hua)學性防銹顏料

 磷(lin)酸(suan)(suan)(suan)鋅，改性磷(lin)酸(suan)(suan)(suan)鋅，磷(lin)酸(suan)(suan)(suan)鈣，鉬酸(suan)(suan)(suan)鋅，鉬酸(suan)(suan)(suan)鈣，三聚磷(lin)酸(suan)(suan)(suan)鋁，離子交(jiao)換型(xing)防銹顏(yan)料等

化學緩(huan)蝕作(zuo)(zuo)用(yong)的防銹顏料能與金(jin)屬表面發生作(zuo)(zuo)用(yong)如鈍化，磷化

產生新的表面膜(mo)層，鈍(dun)化膜(mo)，磷化膜(mo)等

03有機緩蝕劑

有機(ji)硝(xiao)基化合物鋅鹽，鄰(lin)苯二甲酸鋅鹽

4功能顏(yan)料

功能(neng)顏料能(neng)夠(gou)提供給涂料的功能(neng)，如(ru)耐高溫、防(fang)火、導電和防(fang)止海生物等。

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