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小(xiao)編和大(da)家一起討論了如(ru)何(he)金屬漆(qi)的性能~

本期，一起說說水性工業漆的配方設計要點(dian)~

首先，涂料(liao)的基本(ben)組成部分~這個就不多說啦(la)，小伙伴們都知道~

小編想說的(de)是(shi)(shi)相對(dui)于(yu)油性(xing)涂料(liao)來說，水性(xing)涂料(liao)較大的(de)不同(tong)在于(yu)分散(san)介質是(shi)(shi)水，為了成膜和控(kong)制揮發速率等，會加入少量的(de)助溶劑~

根據實(shi)驗室的日(ri)積月累，小編覺得(de)配方設(she)計的 關鍵點(dian) 在于

“水”的存在~

為什么這(zhe)(zhe)么說(shuo)呢，其實總(zong)結之(zhi)前的經驗(yan)，會(hui)發現(xian)很多問題的出現(xian)都(dou)是因為水的存在(zai)而(er)導致的。而(er)這(zhe)(zhe)些問題，在(zai)油(you)性涂料(liao)中很少出現(xian)，或者不會(hui)出現(xian)~

接下(xia)來，小編(bian)和(he)(he)大(da)家具體討論(lun)，水的(de)存在，為我們解決要求的(de)同時，會給我們的(de)配方設計和(he)(he)實(shi)際應用中(zhong)帶(dai)來哪些 困難(nan)和(he)(he)挑戰~

01 表面張力

液體表(biao)面任(ren)意二(er)相(xiang)鄰部(bu)分(fen)(fen)之間垂直于它們的(de)(de)單位長度分(fen)(fen)界(jie)線(xian)相(xiang)互作用的(de)(de)拉(la)力。表(biao)面張力的(de)(de)形成(cheng)同處在液體表(biao)面薄層內的(de)(de)分(fen)(fen)子的(de)(de)殊受力狀態密切相(xiang)關。

有話要(yao)說~

從表面張力的角度(du)來(lai)看，相比油性涂(tu)料(liao)來(lai)說(shuo)、無論是對(dui) 基材的潤(run)濕(shi)，還是對(dui) 粉料(liao)的潤(run)濕(shi)，水性涂(tu)料(liao)都(dou)加困(kun)難~~因此，在水性涂(tu)料(liao)里我們(men)需要額外的加入(ru)一(yi)些助(zhu)劑來(lai)進行調(diao)整(zheng)。如(ru)何(he)選擇(ze)合(he)適的助(zhu)劑，對(dui)整(zheng)個(ge)漆(qi)膜的表面效果(guo)和后期(qi)的性能都(dou)有非常重要的影響~~~

1基材(cai)潤(run)濕劑(ji)

潤濕前提條件

涂(tu)料(liao)的表面張(zhang)力＜基材的表面能

水性(xing)體系的(de)表(biao)面(mian)張(zhang)力相對(dui)于油性(xing)體系來(lai)說高很(hen)多，加上(shang)面(mian)對(dui)復雜多樣的(de)基材(cai)，尤其是表(biao)面(mian)能(neng)很(hen)低(di)的(de)塑(su)膠基材(cai)，要額外的(de)加入多的(de)基材(cai)潤濕劑(ji)去 降低(di)體系的(de)表(biao)面(mian)張(zhang)力。

類型

有機改性聚(ju)硅(gui)氧烷

硅酮表面(mian)活性劑

氟表面活(huo)性劑(ji)

非硅類表面活(huo)性劑

選擇考慮因(yin)素

降低靜態表面張(zhang)力

相(xiang)容性，防縮(suo)孔

溶(rong)解性(xing)，穩泡傾向

2分散劑

分散過程

顏料的潤濕、分散、穩定

對(dui)(dui)于油性(xing)涂料(liao)來說(shuo)，由于其低(di)表(biao)面張(zhang)力，因(yin)(yin)此(ci)(ci)，對(dui)(dui)粉料(liao)的(de)潤(run)濕分散性(xing)也會高于水性(xing)涂料(liao)。此(ci)(ci)外，在(zai)油性(xing)體(ti)(ti)系(xi)(xi)中(zhong)(zhong)，樹脂是(shi)溶(rong)解(jie)在(zai)溶(rong)劑中(zhong)(zhong)，是(shi)一個均相(xiang)(xiang)的(de)體(ti)(ti)系(xi)(xi)，而在(zai)水性(xing)涂料(liao)中(zhong)(zhong)，樹脂多的(de)是(shi)分散在(zai)水中(zhong)(zhong)，是(shi)一個多相(xiang)(xiang)的(de)體(ti)(ti)系(xi)(xi)，所以穩(wen)定性(xing)也相(xiang)(xiang)對(dui)(dui)較(jiao)差~因(yin)(yin)此(ci)(ci)，要選擇合適的(de)分散劑~

穩定過程

靜電穩(wen)定、空間位阻

分散過程

考慮因素

和主體樹脂良好的(de)混溶性

有效(xiao)分散(san)顏填料(liao)

 不(bu)影響涂(tu)層的耐(nai)鹽(yan)霧，耐(nai)鹽(yan)水，耐(nai)水性能

綜(zong)合以(yi)上(shang)考慮(lv)因素，在(zai)水性工業(ye)漆(qi)中(zhong)，應(ying)用較廣的就(jiu)是高分(fen)子類分(fen)散(san)劑(ji)。

高(gao)分子類(lei)分散劑

高分(fen)子(zi)類分(fen)散劑包(bao)含錨(mao)定基團和伸展鏈

錨(mao)定基(ji)團包裹在(zai)顏(yan)料表面(mian),伸(shen)展鏈伸(shen)展在(zai)水或溶劑性體系中

在水性(xing)涂料中(zhong)，因為包含(han)有機(ji)，無機(ji)和防(fang)銹顏料，分散(san)劑需要多錨(mao)定基團的設計

同(tong)時伸(shen)展鏈(lian)需要(yao)一些疏水改性(xing)的設計，從而在涂層干(gan)燥后，不影(ying)響(xiang)涂層的耐性(xing)

02 氣泡

產生氣泡(pao)是涂(tu)膜(mo)的(de)一種(zhong)弊病。在涂(tu)裝過程中(zhong)，涂(tu)料經攪(jiao)拌(ban)、泵料輸送(song)時，混入(ru)了空氣，一時不(bu)易消散，施工后，在涂(tu)膜(mo)干燥前又沒有析離出去，涂(tu)膜(mo)表面便(bian)出現氣泡(pao)。

消泡過程

分類

有機硅消泡(pao)劑(ji)：消泡(pao)力強，易(yi)縮孔---控制用量(liang)，研磨(mo)前加(jia)；

礦物油(you)類消(xiao)泡劑：消(xiao)泡力(li)弱，混(hun)溶性好---研磨(mo)后加(jia)；

含二氧化(hua)硅(gui)類消泡劑：易消光，縮孔(kong)較少。

考慮因素

在效率和相容(rong)性之間找到(dao)正確(que)的平衡(heng)

相容性太好，消泡(pao)/脫泡(pao)效果弱(ruo)

消泡/脫泡效率太高，會帶來表面缺陷

對于預選擇，簡單的(de)(de) 篩選試驗 是(shi)非常(chang)有效的(de)(de)

對于(yu)決定(ding)，應(ying)該(gai)進行(xing) 實際應(ying)用 或(huo)模擬(ni)實驗

建(jian)議(yi)要(yao)做 儲存穩定性 試驗

03 性

在化學中，性(xing)(xing)(xing)（Chemical polarity）指一(yi)根共價鍵(jian)或一(yi)個共價分(fen)子中電荷分(fen)布的(de)不均(jun)(jun)勻性(xing)(xing)(xing)。如果電荷分(fen)布得不均(jun)(jun)勻，則(ze)稱該鍵(jian)或分(fen)子為性(xing)(xing)(xing)；如果不均(jun)(jun)勻，則(ze)稱為非性(xing)(xing)(xing)。

從溶(rong)(rong)解度(du)的角度(du)看，分子的性(xing)對物質溶(rong)(rong)解性(xing)有很大影(ying)響(xiang)。性(xing)分子易(yi)溶(rong)(rong)于性(xing)溶(rong)(rong)劑，非性(xing)分子易(yi)溶(rong)(rong)劑非性(xing)溶(rong)(rong)劑，也(ye)即 “相(xiang)似相(xiang)溶(rong)(rong)”。

在涂料中(zhong)，水(shui)的性(xing)非常大(da)，所(suo)以(yi)(yi)它對于(yu)樹(shu)脂(zhi)來(lai)說基本上是(shi)沒有(you)溶(rong)解力的。而在油性(xing)涂料中(zhong)，樹(shu)脂(zhi)是(shi)溶(rong)解在溶(rong)劑里的，所(suo)以(yi)(yi)體系(xi)的粘(zhan)度(du)可以(yi)(yi)根據(ju)不同的溶(rong)劑搭(da)配來(lai)進行調整，而且穩(wen)定性(xing)好。而水(shui)性(xing)涂料則需要加入額外(wai)的增稠劑來(lai)進行粘(zhan)度(du)的調整。

1增稠劑

 水性涂料具有強的(de)觸變(bian)性，受(shou)剪切力影(ying)響較大(da)，因還需(xu)選(xuan)擇合適(shi)類型、合適(shi)用量的(de)流變(bian)助(zhu)劑(ji)進行搭配(pei)。

在水性涂(tu)料中，盡量(liang)使用(yong)聚氨酯(zhi)增(zeng)稠劑(ji)，可搭配氣(qi)相二(er)氧化硅或(huo)者膨潤(run)土(tu)

 不用/少用纖維素類或堿溶脹類增稠(chou)劑，降(jiang)低對(dui)涂(tu)料耐鹽(yan)霧耐水的影響

04 閃銹

閃(shan)銹：是水性涂(tu)料干燥過程中(zhong)出現的銹蝕。

產生原因：水性涂料是導體，在(zai)存(cun)在(zai)電位差的不同(tong)區域(yu)間形成電流，在(zai)水、氧氣的共(gong)同(tong)作用下，產生腐(fu)蝕。

產生的(de)因素：水、氧氣、金屬底材。

分類

閃(shan)銹抑制劑的作用(yong)機理與涂料長效(xiao)機理一致(zhi)的，也有緩蝕型、鈍化型和屏蔽型這3種(zhong)。

考慮因素

具有(you)還原作用的物(wu)質釋(shi)放負電(dian)荷而起到緩蝕作用，是簡捷和有(you)效的方(fang)法。但這類物(wu)質離子(zi)性太(tai)強，易導致耐水性、耐鹽霧的下降(jiang)；

 傳(chuan)統的(de)亞硝酸鈉、鉬酸鈉、鍶鉻黃等(deng)，價格低，效(xiao)果好(hao)，用量少，目(mu)前還具(ju)有競爭(zheng)力，但是(shi)有些影響性能；

此(ci)外，就是復配類(lei)的防閃銹(xiu)助劑。

05 成膜助劑

水性(xing)涂料的防護作(zuo)用基(ji)于樹脂良好的成膜性(xing)。

同(tong)一(yi)個樹脂，不同(tong)成膜(mo)助(zhu)劑(ji)的(de)效率(lv)不同(tong)，需要(yao)根據脂篩選合適的(de)成膜(mo)助(zhu)劑(ji)

合適的(de)成膜助劑：

相容性，加(jia)入(ru)不(bu)破(po)乳

成膜效率

施(shi)工(gong)時合適的揮發速率

在涂料施工中(zhong)，溶劑從漆膜中(zhong)揮發(fa)出去，其揮發(fa)速(su)(su)(su)率(lv)會影響干燥時間和(he)漆膜的(de)外觀和(he)物理(li)性(xing)能(neng)。溶劑的(de)揮發(fa)速(su)(su)(su)率(lv)受溫(wen)度、蒸(zheng)汽壓、表(biao)面(mian)與提(ti)及之比(bi)和(he)表(biao)面(mian)空氣流速(su)(su)(su)四(si)個(ge)變量的(de)影響。水的(de)揮發(fa)還受相對濕度的(de)影響。

05 顏料

按(an)照顏(yan)料(liao)在涂(tu)料(liao)中的用途，可(ke)以(yi)分為四大類：著(zhu)色(se)顏(yan)料(liao)、體(ti)質顏(yan)料(liao)、防銹顏(yan)料(liao)和功能顏(yan)料(liao)。

1著色顏料

著色(se)顏料在涂料中的(de)主(zhu)要作用時著色(se)和遮蓋物(wu)面(mian)，因此除(chu)了(le)要求它們不溶于(yu)水、油和溶劑外，主(zhu)要在色(se)彩(cai)方面(mian)要鮮艷美(mei)麗(li)，具(ju)有(you)良好的(de)著色(se)力和遮蓋力，對光、熱穩定性好，在相對的(de)時間內不變色(se)。

值得注意的時其中的鉛(qian)(qian)鉻(ge)黃顏料，是鉛(qian)(qian)的化合物(wu)，通(tong)常含鉛(qian)(qian)量53~64%，含鉻(ge)在(zai)10%~16%之間，目前已經開始(shi)收到限(xian)制(zhi)使(shi)用(yong)。

2體質顏料

體質(zhi)顏(yan)料(liao)是低(di)折射率(lv)的(de)白色或(huo)者無(wu)色顏(yan)料(liao)，在習慣上稱為 填料(liao)。工業漆(qi)中(zhong)常用的(de)體質(zhi)顏(yan)料(liao)油(you)碳酸鈣、二氧化硅、滑石粉(fen)、高嶺土和云母粉(fen)等(deng)。

碳(tan)(tan)酸(suan)(suan)鈣(gai)(gai) 分(fen)為重質碳(tan)(tan)酸(suan)(suan)鈣(gai)(gai)和輕(qing)質碳(tan)(tan)酸(suan)(suan)鈣(gai)(gai)，輕(qing)質碳(tan)(tan)酸(suan)(suan)鈣(gai)(gai)的相對密度小，顆粒(li)細。碳(tan)(tan)酸(suan)(suan)鈣(gai)(gai)的價格(ge)低(di)廉，性(xing)能穩定，耐光耐候性(xing)好(hao)。

硫酸鋇 有和合成(cheng)兩種，產(chan)品(pin)即重(zhong)晶石粉，合成(cheng)產(chan)品(pin)為沉(chen)淀硫酸鋇，其性能較好，白度高，質地細滑。

滑石粉(fen) 是(shi)滑石礦經過磨(mo)細而成的粉(fen)末，手觸之有滑膩(ni)感可以改良涂料的施工性，其(qi)纖維狀結構能夠降低涂膜(mo)的可滲透性，增強(qiang)涂膜(mo)的耐久性。

高嶺(ling)土 具有化學惰性，流動性良好，選用與鈦白粉(fen)相同粒徑的高嶺(ling)土可以提高鈦白粉(fen)在涂料中(zhong)的遮蓋(gai)力(li)。

云(yun)(yun)母(mu)粉(fen) 是(shi)云(yun)(yun)母(mu)礦磨細而成的細粉(fen)，其片(pian)狀結構能有效地減少水(shui)在涂(tu)膜(mo)中的穿(chuan)透性(xing)，還能減少涂(tu)膜(mo)的開裂傾向，提高涂(tu)膜(mo)的耐候性(xing)。

3防銹顏料

防銹顏(yan)料的主(zhu)要(yao)功(gong)能是防止(zhi)金屬(shu)腐蝕，提高漆膜對金屬(shu)表面的保護作(zuo)用(yong)。

01物理性防銹顏料

鐵紅，云母氧(yang)化(hua)鐵，微(wei)細(xi)玻璃片等

化(hua)學(xue)性質穩(wen)定的惰性顏料或填(tian)(tian)料，在涂層中填(tian)(tian)充(chong)作用，降低腐蝕介質的透過(guo)速度 

通過(guo)片狀顏料(liao)的屏(ping)蔽作用(yong)來(lai)提高(gao)性能

02化學性防銹顏料

磷酸鋅(xin)(xin)，改性磷酸鋅(xin)(xin)，磷酸鈣，鉬酸鋅(xin)(xin)，鉬酸鈣，三聚(ju)磷酸鋁，離子交(jiao)換型(xing)防銹顏料(liao)等

化學緩蝕作(zuo)用的(de)防(fang)銹(xiu)顏料能與金屬(shu)表面發生作(zuo)用如鈍化，磷化

產生新的(de)表面膜(mo)層，鈍(dun)化膜(mo)，磷化膜(mo)等

03有機緩蝕劑

有機硝基化(hua)合(he)物鋅(xin)鹽，鄰苯二甲酸鋅(xin)鹽

4功能顏料

功能(neng)顏料(liao)能(neng)夠提供給涂料(liao)的功能(neng)，如耐高溫(wen)、防(fang)火、導電(dian)和防(fang)止海生物等。

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