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小(xiao)編和大家一起(qi)討論了如(ru)何金屬漆(qi)的性(xing)能~

本期，一起說說水性工業漆的配方設(she)計(ji)要點~

首先(xian)，涂料的基本(ben)組成部分~這個就不多(duo)說啦，小伙伴們(men)都知道(dao)~

 小(xiao)編(bian)想(xiang)說的(de)是相對于(yu)油性涂料來說，水(shui)性涂料較大的(de)不(bu)同在于(yu)分散介質(zhi)是水(shui)，為了(le)成膜和(he)控制揮發速(su)率等，會(hui)加入少量的(de)助溶劑~

根據實驗(yan)室的日積月累(lei)，小編(bian)覺得(de)配方(fang)設計的 關鍵點(dian) 在于(yu) 

“水”的存(cun)在~

為(wei)什么(me)這么(me)說呢，其實總結之前的經驗(yan)，會發現很多問(wen)題的出(chu)(chu)現都是因為(wei)水的存在而導致(zhi)的。而這些問(wen)題，在油性(xing)涂(tu)料中很少出(chu)(chu)現，或者不會出(chu)(chu)現~

接下來(lai)，小編(bian)和大(da)家具體討論，水的(de)存(cun)在，為我(wo)們(men)解決要求的(de)同時，會給我(wo)們(men)的(de)配(pei)方設(she)計(ji)和實際應用中帶來(lai)哪些 困難和挑戰~

01 表面張力

液體表面任意(yi)二相(xiang)鄰(lin)部分(fen)之(zhi)間垂直(zhi)于它們的單位(wei)長度分(fen)界(jie)線相(xiang)互作用的拉力(li)。表面張力(li)的形成同處在液體表面薄(bo)層(ceng)內的分(fen)子的殊(shu)受力(li)狀態密切相(xiang)關。

有話要說(shuo)~

從(cong)表面張(zhang)力的(de)角度來看，相比油性涂(tu)料(liao)(liao)來說、無論是(shi)對(dui) 基材的(de)潤(run)濕(shi)，還是(shi)對(dui) 粉料(liao)(liao)的(de)潤(run)濕(shi)，水性涂(tu)料(liao)(liao)都加困(kun)難~~因此，在水性涂(tu)料(liao)(liao)里我們需要(yao)額外的(de)加入一些助(zhu)劑來進(jin)行調整(zheng)。如何選擇合適(shi)的(de)助(zhu)劑，對(dui)整(zheng)個漆(qi)膜的(de)表面效果和后(hou)期的(de)性能都有非常重要(yao)的(de)影響~~~

1基材潤濕劑(ji)

潤濕前提條件

涂(tu)料的表面張力＜基材(cai)的表面能

水性體系(xi)(xi)的(de)(de)(de)表(biao)(biao)面(mian)張力相對于油性體系(xi)(xi)來說高很多，加上(shang)面(mian)對復(fu)雜多樣的(de)(de)(de)基材，尤其是(shi)表(biao)(biao)面(mian)能很低(di)的(de)(de)(de)塑膠基材，要額外(wai)的(de)(de)(de)加入多的(de)(de)(de)基材潤濕劑去 降(jiang)低(di)體系(xi)(xi)的(de)(de)(de)表(biao)(biao)面(mian)張力。

類型

有(you)機(ji)改性聚(ju)硅氧烷

硅(gui)酮表面活性劑

氟(fu)表(biao)面活(huo)性劑

非硅類表面活性劑

選擇考(kao)慮因素(su)

降低靜態表面張力

相容(rong)性，防縮孔

溶解性，穩泡傾向

2分散劑

分散過程

顏料的潤濕(shi)、分(fen)散、穩定

對于油性涂料(liao)來說，由于其低表面張力(li)，因此，對粉料(liao)的(de)潤濕分(fen)散性也會高于水(shui)性涂料(liao)。此外，在(zai)油性體系(xi)中，樹(shu)脂是(shi)溶(rong)解在(zai)溶(rong)劑(ji)中，是(shi)一個均相(xiang)(xiang)的(de)體系(xi)，而在(zai)水(shui)性涂料(liao)中，樹(shu)脂多的(de)是(shi)分(fen)散在(zai)水(shui)中，是(shi)一個多相(xiang)(xiang)的(de)體系(xi)，所(suo)以穩(wen)定(ding)性也相(xiang)(xiang)對較差~因此，要選擇合適的(de)分(fen)散劑(ji)~

穩定過程

靜電穩定、空間位(wei)阻

分散過程

考慮因素

和主(zhu)體樹脂良好的混(hun)溶性(xing)

有效分(fen)散顏填料

不影響涂層的耐鹽霧，耐鹽水，耐水性(xing)能

綜合以上考慮因素(su)，在水(shui)性工業漆中(zhong)，應用(yong)較廣(guang)的就是(shi)高分(fen)(fen)子類分(fen)(fen)散劑。

高分子(zi)類分散劑

高(gao)分子類分散劑包含錨定基團和伸展鏈

錨定基團(tuan)包裹在顏料表(biao)面,伸展(zhan)鏈伸展(zhan)在水或(huo)溶(rong)劑(ji)性(xing)體系中

在水性涂料中，因為包含有機，無機和防銹顏料，分散劑需要多錨定基團(tuan)的設計

同時伸展鏈需要一些疏(shu)水改(gai)性的設計，從而在涂層干(gan)燥后，不影響(xiang)涂層的耐性

02 氣泡

產生(sheng)氣泡是涂膜(mo)(mo)的一種弊病(bing)。在涂裝過程中，涂料經攪拌、泵料輸送時，混入(ru)了空(kong)氣，一時不易消散(san)，施(shi)工后，在涂膜(mo)(mo)干燥前又沒有析離出(chu)去(qu)，涂膜(mo)(mo)表面便出(chu)現氣泡。

消泡過程

分類

 有機硅消(xiao)泡劑：消(xiao)泡力強，易縮(suo)孔---控(kong)制用量，研磨前加(jia)；

礦(kuang)物油類消(xiao)泡劑(ji)：消(xiao)泡力弱，混溶性好---研磨后加；

含二氧(yang)化硅類消(xiao)泡(pao)劑：易消(xiao)光，縮(suo)孔較少。

考慮因素

在(zai)效率和相容(rong)性之(zhi)間(jian)找到正確(que)的(de)平衡

相容性太好，消泡/脫泡效果(guo)弱

消泡(pao)(pao)/脫(tuo)泡(pao)(pao)效率(lv)太高(gao)，會帶(dai)來(lai)表(biao)面缺(que)陷

對(dui)于預選(xuan)擇，簡單(dan)的 篩選(xuan)試(shi)驗 是非常有效的

對于決定，應該進行 實際應用 或(huo)模(mo)擬實驗

建(jian)議要做 儲存(cun)穩定性 試驗

03 性

在(zai)化學中，性(xing)（Chemical polarity）指(zhi)一(yi)根共價鍵或一(yi)個共價分(fen)子中電荷分(fen)布的不均(jun)勻性(xing)。如(ru)果電荷分(fen)布得不均(jun)勻，則稱該(gai)鍵或分(fen)子為性(xing)；如(ru)果不均(jun)勻，則稱為非性(xing)。

從溶(rong)(rong)解度的角度看，分子(zi)(zi)的性對(dui)物質(zhi)溶(rong)(rong)解性有很大影響(xiang)。性分子(zi)(zi)易(yi)溶(rong)(rong)于性溶(rong)(rong)劑(ji)，非(fei)性分子(zi)(zi)易(yi)溶(rong)(rong)劑(ji)非(fei)性溶(rong)(rong)劑(ji)，也即 “相似相溶(rong)(rong)”。

在(zai)涂(tu)料(liao)中(zhong)，水的(de)(de)(de)性非(fei)常大，所以它對(dui)于樹(shu)脂來說基本上是(shi)沒有溶(rong)解(jie)力(li)的(de)(de)(de)。而(er)在(zai)油性涂(tu)料(liao)中(zhong)，樹(shu)脂是(shi)溶(rong)解(jie)在(zai)溶(rong)劑(ji)里的(de)(de)(de)，所以體系的(de)(de)(de)粘度可以根據不(bu)同的(de)(de)(de)溶(rong)劑(ji)搭配來進行調(diao)整(zheng)，而(er)且穩定性好。而(er)水性涂(tu)料(liao)則需要加(jia)入額外(wai)的(de)(de)(de)增稠劑(ji)來進行粘度的(de)(de)(de)調(diao)整(zheng)。

1增稠劑

水性涂料具有強的(de)觸變(bian)性，受剪(jian)切(qie)力影響較大，因還需選擇合適類型(xing)、合適用量的(de)流變(bian)助劑進行搭配。

在水性涂(tu)料中(zhong)，盡量(liang)使用聚氨酯增稠(chou)劑，可搭配氣相二氧化硅或者膨潤(run)土

不用/少用纖維素類或堿溶脹(zhang)類增稠(chou)劑(ji)，降低對涂(tu)料耐鹽霧耐水的(de)影響(xiang)

04 閃銹

閃銹(xiu)(xiu)：是水(shui)性涂(tu)料干燥過程中出(chu)現的銹(xiu)(xiu)蝕。

 產生原因：水性涂料是(shi)導體(ti)，在存在電位(wei)差(cha)的(de)不(bu)同(tong)區(qu)域間(jian)形成電流，在水、氧氣的(de)共同(tong)作用下，產生腐(fu)蝕。

產(chan)生的(de)因素：水、氧(yang)氣、金(jin)屬(shu)底材(cai)。

分類

閃銹(xiu)抑(yi)制劑的(de)作用機理與涂料長(chang)效機理一致的(de)，也(ye)有緩(huan)蝕型、鈍(dun)化型和(he)屏蔽型這3種。

考慮因素

具有還原作用(yong)的物(wu)質釋放負電荷而起到緩蝕作用(yong)，是簡捷和有效(xiao)的方法。但這類物(wu)質離子(zi)性(xing)太強，易導致耐水性(xing)、耐鹽霧的下降；

傳統的亞(ya)硝酸(suan)鈉(na)、鉬酸(suan)鈉(na)、鍶鉻黃等，價格低，效果好，用(yong)量少，目前還具(ju)有(you)競(jing)爭力(li)，但(dan)是有(you)些影響性能(neng)；

此外，就(jiu)是復配類(lei)的防閃銹助劑(ji)。

05 成膜助劑(ji)

水性涂料(liao)的防(fang)護作用基于樹脂良好的成膜(mo)性。

 同(tong)一個樹脂，不同(tong)成(cheng)膜(mo)助劑(ji)的效率不同(tong)，需要(yao)根據脂篩選合(he)適的成(cheng)膜(mo)助劑(ji)

合(he)適的成膜助劑：

相容性，加(jia)入不破乳

成膜效率

施工時(shi)合適的揮發速率

在(zai)涂(tu)料施工中，溶(rong)劑從(cong)漆膜中揮發(fa)(fa)出去，其揮發(fa)(fa)速(su)(su)率會影響(xiang)干燥時間和漆膜的(de)(de)外觀和物理性能。溶(rong)劑的(de)(de)揮發(fa)(fa)速(su)(su)率受溫(wen)度、蒸汽壓(ya)、表面與提及(ji)之比和表面空氣流速(su)(su)四(si)個(ge)變量的(de)(de)影響(xiang)。水的(de)(de)揮發(fa)(fa)還受相對(dui)濕度的(de)(de)影響(xiang)。

05 顏(yan)料

按照(zhao)顏(yan)(yan)料(liao)在(zai)涂料(liao)中的(de)用途，可(ke)以分為四大類：著色顏(yan)(yan)料(liao)、體質顏(yan)(yan)料(liao)、防銹顏(yan)(yan)料(liao)和功能顏(yan)(yan)料(liao)。 

1著色顏料

著(zhu)色(se)顏料在涂料中的主(zhu)要(yao)(yao)作用(yong)時著(zhu)色(se)和遮(zhe)蓋(gai)物面(mian)，因此(ci)除了要(yao)(yao)求(qiu)它(ta)們(men)不(bu)溶(rong)于水、油(you)和溶(rong)劑(ji)外，主(zhu)要(yao)(yao)在色(se)彩(cai)方(fang)面(mian)要(yao)(yao)鮮艷(yan)美麗(li)，具有良好的著(zhu)色(se)力和遮(zhe)蓋(gai)力，對光、熱(re)穩定(ding)性(xing)好，在相對的時間內不(bu)變(bian)色(se)。

值(zhi)得注意的(de)時其中的(de)鉛(qian)(qian)鉻(ge)黃顏料，是鉛(qian)(qian)的(de)化合物，通常含(han)鉛(qian)(qian)量53~64%，含(han)鉻(ge)在10%~16%之間(jian)，目前已經(jing)開始收(shou)到限制使用。

2體(ti)質顏料(liao)

體質(zhi)顏料(liao)(liao)是(shi)低折射(she)率的白色或者無色顏料(liao)(liao)，在習(xi)慣上稱為 填料(liao)(liao)。工業漆(qi)中常用的體質(zhi)顏料(liao)(liao)油碳酸鈣、二(er)氧化硅、滑石(shi)粉、高(gao)嶺(ling)土(tu)和(he)云母(mu)粉等。

碳(tan)(tan)酸鈣(gai) 分為重質(zhi)碳(tan)(tan)酸鈣(gai)和輕(qing)質(zhi)碳(tan)(tan)酸鈣(gai)，輕(qing)質(zhi)碳(tan)(tan)酸鈣(gai)的(de)相對密度小，顆(ke)粒細(xi)。碳(tan)(tan)酸鈣(gai)的(de)價格低廉，性能(neng)穩(wen)定，耐(nai)光耐(nai)候性好。

硫酸鋇(bei) 有(you)和(he)合(he)成(cheng)兩種(zhong)，產(chan)品即重(zhong)晶石粉，合(he)成(cheng)產(chan)品為(wei)沉淀硫酸鋇(bei)，其(qi)性能較(jiao)好，白度高，質地(di)細滑(hua)。

滑石(shi)粉 是(shi)滑石(shi)礦(kuang)經過(guo)磨(mo)細而成的(de)粉末(mo)，手觸之有滑膩(ni)感(gan)可以改(gai)良涂料的(de)施工性(xing)，其(qi)纖維狀結構能夠降低涂膜的(de)可滲(shen)透性(xing)，增強涂膜的(de)耐久性(xing)。

高(gao)嶺土 具有化學惰性，流(liu)動性良好，選(xuan)用與鈦白粉(fen)相(xiang)同粒徑的高(gao)嶺土可以提高(gao)鈦白粉(fen)在(zai)涂料中的遮蓋力。

云母粉(fen)(fen) 是云母礦磨細(xi)而成的(de)細(xi)粉(fen)(fen)，其片狀結構能有效地減少水(shui)在涂(tu)(tu)膜中的(de)穿透(tou)性，還能減少涂(tu)(tu)膜的(de)開裂傾(qing)向，提高(gao)涂(tu)(tu)膜的(de)耐(nai)候性。

3防銹顏料

防(fang)銹顏料的(de)主要功能(neng)是防(fang)止金(jin)屬(shu)腐蝕，提(ti)高漆膜對金(jin)屬(shu)表(biao)面的(de)保(bao)護作用。

01物理性(xing)防(fang)銹顏料

鐵紅，云(yun)母(mu)氧化鐵，微細玻璃片(pian)等

化學性(xing)質穩定的惰性(xing)顏料(liao)或填(tian)料(liao)，在涂(tu)層中填(tian)充(chong)作(zuo)用(yong)，降低腐蝕介質的透過(guo)速度

通過片狀(zhuang)顏料的屏(ping)蔽作用來提(ti)高性能(neng)

02化(hua)學性(xing)防銹(xiu)顏料

磷酸(suan)鋅，改(gai)性(xing)磷酸(suan)鋅，磷酸(suan)鈣，鉬酸(suan)鋅，鉬酸(suan)鈣，三聚磷酸(suan)鋁，離子交換(huan)型防銹顏(yan)料等

化學緩蝕作(zuo)用(yong)的防銹顏料能與金(jin)屬表面發(fa)生作(zuo)用(yong)如(ru)鈍化，磷化

產(chan)生(sheng)新(xin)的(de)表面膜(mo)(mo)層，鈍(dun)化膜(mo)(mo)，磷化膜(mo)(mo)等

03有機(ji)緩蝕劑

有機硝基化合物鋅(xin)鹽，鄰苯(ben)二甲酸鋅(xin)鹽

4功能顏(yan)料(liao)

功能顏(yan)料(liao)(liao)能夠提供給涂料(liao)(liao)的功能，如耐高溫、防火、導電(dian)和防止海生(sheng)物等。

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