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小(xiao)編和(he)大(da)家一(yi)起討(tao)論了如何金屬(shu)漆的性能~

本期，一起說說水性工業漆的配方(fang)設計要點~

首先，涂料(liao)的基(ji)本組成部分~這個就不多(duo)說啦，小伙伴(ban)們(men)都知(zhi)道~

小(xiao)編想說(shuo)的(de)(de)是相對于油性涂料(liao)來說(shuo)，水性涂料(liao)較大的(de)(de)不同在于分散介質是水，為了成膜和控制揮(hui)發速率等，會加入少量的(de)(de)助溶劑~

根據實驗(yan)室的(de)(de)日積月累(lei)，小編覺得(de)配方設計的(de)(de) 關鍵點 在于

“水”的存(cun)在~

為什么(me)這(zhe)么(me)說呢，其實總結之前(qian)的(de)經驗，會(hui)發現很多問(wen)題的(de)出現都是因為水的(de)存在(zai)而導致(zhi)的(de)。而這(zhe)些問(wen)題，在(zai)油性涂料中很少(shao)出現，或者不會(hui)出現~

接(jie)下來，小編和(he)大家具(ju)體討論，水的存在，為我(wo)(wo)們解決要求的同時，會(hui)給我(wo)(wo)們的配方設(she)計和(he)實際應用中帶(dai)來哪些 困難和(he)挑戰(zhan)~

01 表(biao)面張力(li)

液體(ti)表(biao)面任意二(er)相(xiang)鄰部分(fen)之間垂直于它們(men)的單(dan)位長度(du)分(fen)界線相(xiang)互作用的拉力。表(biao)面張力的形成同處在液體(ti)表(biao)面薄層內的分(fen)子的殊受(shou)力狀(zhuang)態密(mi)切相(xiang)關。

有話要(yao)說(shuo)~

從表面張力的(de)(de)角度來看，相比油性(xing)涂料(liao)(liao)來說(shuo)、無論是(shi)對(dui) 基(ji)材的(de)(de)潤(run)濕(shi)，還是(shi)對(dui) 粉(fen)料(liao)(liao)的(de)(de)潤(run)濕(shi)，水性(xing)涂料(liao)(liao)都加困難(nan)~~因此(ci)，在水性(xing)涂料(liao)(liao)里我們需(xu)要額外的(de)(de)加入一些助(zhu)劑來進行調(diao)整。如何選擇合(he)適(shi)的(de)(de)助(zhu)劑，對(dui)整個漆(qi)膜的(de)(de)表面效果和后期的(de)(de)性(xing)能都有(you)非常重要的(de)(de)影響~~~

1基材潤濕劑

潤(run)濕前(qian)提條件

涂料的表(biao)面張力＜基材的表(biao)面能

水性體(ti)系的(de)(de)表(biao)面(mian)張力相對于油(you)性體(ti)系來(lai)說高(gao)很(hen)多(duo)，加上面(mian)對復雜多(duo)樣的(de)(de)基(ji)材，尤(you)其是(shi)表(biao)面(mian)能很(hen)低的(de)(de)塑膠基(ji)材，要額外的(de)(de)加入多(duo)的(de)(de)基(ji)材潤濕劑去 降低體(ti)系的(de)(de)表(biao)面(mian)張力。

類型

有機改性聚硅氧(yang)烷

硅酮表面(mian)活性(xing)劑

氟表(biao)面活性劑

非(fei)硅類表面活性(xing)劑

選擇(ze)考(kao)慮因(yin)素

降低(di)靜態表面張(zhang)力

相容(rong)性，防縮孔

溶解性，穩泡傾向(xiang)

2分散劑

分散過程

顏料的潤濕、分(fen)散、穩定(ding)

對(dui)于油(you)性(xing)涂(tu)料(liao)(liao)來說，由于其低表面張(zhang)力，因(yin)此(ci)，對(dui)粉料(liao)(liao)的(de)潤濕分(fen)散(san)性(xing)也會高于水(shui)性(xing)涂(tu)料(liao)(liao)。此(ci)外(wai)，在油(you)性(xing)體系中，樹脂是溶解(jie)在溶劑(ji)中，是一個均相的(de)體系，而在水(shui)性(xing)涂(tu)料(liao)(liao)中，樹脂多的(de)是分(fen)散(san)在水(shui)中，是一個多相的(de)體系，所以穩定性(xing)也相對(dui)較差~因(yin)此(ci)，要選擇合適的(de)分(fen)散(san)劑(ji)~

穩定過程

靜電穩(wen)定、空間位阻

分散過程

考慮因素

和(he)主體樹脂良好的混(hun)溶(rong)性

有效分散顏填(tian)料

不影(ying)響涂層(ceng)的(de)耐鹽霧，耐鹽水，耐水性能

綜合以上考慮因素，在水(shui)性工業漆中，應用(yong)較(jiao)廣的就是高分(fen)(fen)子類分(fen)(fen)散劑。

高分子(zi)類分散劑

高分子(zi)類分散(san)劑(ji)包(bao)含錨定(ding)基團和伸展鏈(lian)

錨定基團包裹在(zai)顏料表(biao)面,伸展鏈伸展在(zai)水或溶劑性體系中

在水(shui)性涂料(liao)中(zhong)，因為包(bao)含(han)有(you)機，無機和防(fang)銹(xiu)顏料(liao)，分散劑(ji)需要多錨定基團的設計(ji)

同時伸(shen)展鏈需要一(yi)些疏水改(gai)性的(de)設計，從而在涂層(ceng)干燥后，不影響(xiang)涂層(ceng)的(de)耐性

02 氣泡

產生氣泡是(shi)涂(tu)膜的一種弊病(bing)。在(zai)涂(tu)裝過程中，涂(tu)料(liao)經攪拌、泵料(liao)輸送(song)時(shi)，混(hun)入(ru)了空氣，一時(shi)不易(yi)消散，施工后，在(zai)涂(tu)膜干燥前(qian)又(you)沒有析離出去，涂(tu)膜表面便(bian)出現(xian)氣泡。

消泡過程

分類

有(you)機(ji)硅消泡(pao)劑：消泡(pao)力強(qiang)，易縮孔---控(kong)制用量，研(yan)磨(mo)前加；

礦物油類消(xiao)泡劑：消(xiao)泡力弱，混溶性(xing)好---研磨后加；

含二氧化硅類消(xiao)(xiao)泡劑：易消(xiao)(xiao)光，縮孔較(jiao)少。

考慮因素

在效(xiao)率和相容性之間找到正確的平衡

相(xiang)容性太好，消泡/脫(tuo)泡效果弱

消(xiao)泡/脫泡效(xiao)率太高，會帶(dai)來表面(mian)缺陷

 對于(yu)預選(xuan)擇(ze)，簡單的 篩(shai)選(xuan)試驗 是非常有效的

對于(yu)決定，應該(gai)進行 實(shi)際(ji)應用 或模(mo)擬實(shi)驗

建議要做 儲(chu)存穩定性 試驗

03 性

在化學中，性(xing)(xing)（Chemical polarity）指一(yi)根共價鍵或一(yi)個共價分(fen)(fen)子中電(dian)荷分(fen)(fen)布的不均勻(yun)性(xing)(xing)。如(ru)果(guo)(guo)電(dian)荷分(fen)(fen)布得不均勻(yun)，則稱該鍵或分(fen)(fen)子為性(xing)(xing)；如(ru)果(guo)(guo)不均勻(yun)，則稱為非性(xing)(xing)。

從溶(rong)(rong)(rong)解度的角度看(kan)，分子(zi)的性(xing)(xing)對物(wu)質(zhi)溶(rong)(rong)(rong)解性(xing)(xing)有很大影(ying)響。性(xing)(xing)分子(zi)易溶(rong)(rong)(rong)于性(xing)(xing)溶(rong)(rong)(rong)劑(ji)，非(fei)性(xing)(xing)分子(zi)易溶(rong)(rong)(rong)劑(ji)非(fei)性(xing)(xing)溶(rong)(rong)(rong)劑(ji)，也即 “相似相溶(rong)(rong)(rong)”。

在涂(tu)料中，水的性非(fei)常大(da)，所以(yi)它對(dui)于(yu)樹(shu)脂來(lai)說基本上是沒有溶解(jie)力的。而在油性涂(tu)料中，樹(shu)脂是溶解(jie)在溶劑里的，所以(yi)體系的粘度(du)可以(yi)根(gen)據不(bu)同(tong)的溶劑搭配來(lai)進行調整，而且穩定性好(hao)。而水性涂(tu)料則需(xu)要加入額外(wai)的增稠(chou)劑來(lai)進行粘度(du)的調整。

1增稠劑

水性(xing)涂(tu)料具有強(qiang)的觸變(bian)性(xing)，受剪切(qie)力影響較大，因還需(xu)選擇合(he)適類型、合(he)適用量(liang)的流變(bian)助劑進行搭(da)配。

在水(shui)性涂料中，盡量使(shi)用聚(ju)氨(an)酯增稠劑，可搭配氣(qi)相二氧化硅或(huo)者(zhe)膨潤土

不用(yong)(yong)/少用(yong)(yong)纖維(wei)素類(lei)或堿(jian)溶脹類(lei)增(zeng)稠劑，降低對涂料耐(nai)鹽霧(wu)耐(nai)水的(de)影(ying)響

04 閃(shan)銹

閃銹：是水性涂料干燥過程中出現的(de)銹蝕。

產生原因(yin)：水性涂(tu)料(liao)是(shi)導(dao)體，在存在電(dian)位(wei)差的不同(tong)區(qu)域間形成電(dian)流，在水、氧(yang)氣的共同(tong)作用下，產生腐蝕。

產生的因(yin)素：水(shui)、氧氣、金屬底材。

分類

閃(shan)銹抑制劑的作用(yong)機理與涂料(liao)長效機理一致的，也有緩蝕型、鈍(dun)化型和屏蔽型這(zhe)3種。

考慮因素

具有(you)還(huan)原作用的物質(zhi)(zhi)釋(shi)放負電荷而(er)起到緩蝕作用，是簡捷(jie)和有(you)效的方(fang)法。但這類(lei)物質(zhi)(zhi)離子性太強，易導致(zhi)耐水(shui)性、耐鹽霧的下降；

傳統的亞(ya)硝(xiao)酸鈉、鉬酸鈉、鍶鉻(ge)黃等，價格低，效果好，用(yong)量(liang)少，目前還具有(you)(you)競爭力，但(dan)是有(you)(you)些影響性能；

此外，就(jiu)是復配類的防閃銹(xiu)助劑。

05 成膜助(zhu)劑

水性(xing)涂料的防護作用基(ji)于樹(shu)脂良好的成(cheng)膜性(xing)。 

同一個樹脂，不同成(cheng)膜助(zhu)劑的效率不同，需要根據脂篩(shai)選合(he)適(shi)的成(cheng)膜助(zhu)劑

合適的(de)成膜助劑：

相容性(xing)，加入(ru)不破乳(ru)

成膜效率

施工(gong)時合適的揮發速率

在涂料施工中，溶(rong)劑(ji)從漆膜中揮(hui)(hui)發出去，其(qi)揮(hui)(hui)發速率(lv)會影響干燥時間和漆膜的外觀和物理性能(neng)。溶(rong)劑(ji)的揮(hui)(hui)發速率(lv)受(shou)(shou)溫度、蒸汽(qi)壓、表面(mian)與(yu)提及之比和表面(mian)空氣流(liu)速四個(ge)變(bian)量的影響。水的揮(hui)(hui)發還(huan)受(shou)(shou)相(xiang)對(dui)濕度的影響。

05 顏料

按照顏料(liao)(liao)在涂料(liao)(liao)中的用途，可以分(fen)為四大類：著(zhu)色顏料(liao)(liao)、體質顏料(liao)(liao)、防(fang)銹顏料(liao)(liao)和功能顏料(liao)(liao)。

1著色顏料

著(zhu)色顏料在(zai)涂料中(zhong)的主(zhu)要(yao)作(zuo)用時(shi)著(zhu)色和(he)遮蓋(gai)物(wu)面，因此(ci)除了要(yao)求它(ta)們不溶(rong)于水、油和(he)溶(rong)劑外(wai)，主(zhu)要(yao)在(zai)色彩方面要(yao)鮮艷美麗，具有良好的著(zhu)色力和(he)遮蓋(gai)力，對光、熱穩(wen)定性好，在(zai)相對的時(shi)間內不變色。

值得注意的時(shi)其中的鉛鉻黃顏料(liao)，是鉛的化合(he)物，通常含(han)鉛量53~64%，含(han)鉻在10%~16%之間，目前(qian)已(yi)經(jing)開始收到限(xian)制(zhi)使(shi)用。

2體質顏料(liao)

體質顏(yan)(yan)料是低折射率的白(bai)色(se)或者無色(se)顏(yan)(yan)料，在習(xi)慣上稱為 填料。工業(ye)漆中常用的體質顏(yan)(yan)料油碳酸鈣、二(er)氧化硅(gui)、滑石粉、高嶺土(tu)和云母粉等。

碳(tan)(tan)(tan)酸(suan)(suan)鈣 分為重質(zhi)(zhi)碳(tan)(tan)(tan)酸(suan)(suan)鈣和輕質(zhi)(zhi)碳(tan)(tan)(tan)酸(suan)(suan)鈣，輕質(zhi)(zhi)碳(tan)(tan)(tan)酸(suan)(suan)鈣的相對密度小，顆粒細。碳(tan)(tan)(tan)酸(suan)(suan)鈣的價(jia)格低(di)廉，性能(neng)穩(wen)定，耐光耐候(hou)性好。

硫(liu)酸鋇(bei)(bei) 有和合成兩種，產品(pin)即(ji)重晶石(shi)粉，合成產品(pin)為(wei)沉淀硫(liu)酸鋇(bei)(bei)，其性能(neng)較好，白度高，質(zhi)地細滑(hua)。

滑(hua)(hua)石粉 是滑(hua)(hua)石礦經過磨細而成的粉末，手觸(chu)之(zhi)有(you)滑(hua)(hua)膩感(gan)可以改良涂(tu)料的施工性，其纖維狀(zhuang)結構能夠降低涂(tu)膜的可滲透(tou)性，增強涂(tu)膜的耐久性。

高嶺土(tu) 具有(you)化學惰(duo)性(xing)，流(liu)動性(xing)良好(hao)，選用與鈦白粉相同(tong)粒徑的高嶺土(tu)可以提高鈦白粉在涂料(liao)中(zhong)的遮蓋力(li)。

云(yun)母粉(fen)(fen) 是(shi)云(yun)母礦磨(mo)細(xi)而成(cheng)的(de)細(xi)粉(fen)(fen)，其(qi)片狀結構能有效地減(jian)少水在(zai)涂膜(mo)中的(de)穿透性，還能減(jian)少涂膜(mo)的(de)開(kai)裂傾向，提高涂膜(mo)的(de)耐候性。

3防銹(xiu)顏料

防銹顏料的(de)(de)主要功能是防止金屬腐蝕，提高(gao)漆膜對金屬表面的(de)(de)保護(hu)作用。

01物理性(xing)防銹顏料

鐵(tie)紅(hong)，云(yun)母氧化鐵(tie)，微細(xi)玻璃片等

化學(xue)性質(zhi)穩(wen)定的惰(duo)性顏料或(huo)填(tian)料，在(zai)涂層中填(tian)充作(zuo)用，降低腐蝕介質(zhi)的透過速度(du)

通過片狀顏料的屏蔽作用來提高性能

02化(hua)學性(xing)防銹顏料(liao)

磷(lin)酸(suan)鋅(xin)，改性(xing)磷(lin)酸(suan)鋅(xin)，磷(lin)酸(suan)鈣(gai)，鉬酸(suan)鋅(xin)，鉬酸(suan)鈣(gai)，三聚磷(lin)酸(suan)鋁，離子交換型防銹顏料等

化(hua)學緩(huan)蝕作(zuo)用的防銹顏(yan)料能與金屬表面發生作(zuo)用如鈍(dun)化(hua)，磷化(hua)

產生新的表面(mian)膜層，鈍(dun)化膜，磷化膜等(deng)

03有機緩蝕劑

有(you)機(ji)硝基(ji)化(hua)合(he)物(wu)鋅鹽，鄰苯二甲酸鋅鹽

4功能顏料

功能顏料(liao)能夠提供給(gei)涂料(liao)的功能，如(ru)耐高(gao)溫、防火(huo)、導(dao)電(dian)和防止海(hai)生物等。

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