小編和大家一起討論了如何金屬漆的性能~

本期，一起說說水性工業(yè)漆的配方設(shè)計(jì)要點(diǎn)~

首先，涂料的基本組成部分~這個(gè)就不多說啦，小伙伴們都知道~

小編想說的是相對(duì)于油性涂料來說，水性涂料較大的不同在于分散介質(zhì)是水，為了成膜和控制揮發(fā)速率等，會(huì)加入少量的助溶劑~

根據(jù)實(shí)驗(yàn)室的日積月累，小編覺得配方設(shè)計(jì)的 關(guān)鍵點(diǎn) 在于

“水”的存在~

為什么這么說呢，其實(shí)總結(jié)之前的經(jīng)驗(yàn)，會(huì)發(fā)現(xiàn)很多問題的出現(xiàn)都是因?yàn)樗拇嬖诙鴮?dǎo)致的。而這些問題，在油性涂料中很少出現(xiàn)，或者不會(huì)出現(xiàn)~

接下來，小編和大家具體討論，水的存在，為我們解決要求的同時(shí)，會(huì)給我們的配方設(shè)計(jì)和實(shí)際應(yīng)用中帶來哪些 困難和挑戰(zhàn)~

01 表面張力

液體表面任意二相鄰部分之間垂直于它們的單位長(zhǎng)度分界線相互作用的拉力。表面張力的形成同處在液體表面薄層內(nèi)的分子的殊受力狀態(tài)密切相關(guān)。

有話要說~

從表面張力的角度來看，相比油性涂料來說、無論是對(duì) 基材的潤(rùn)濕，還是對(duì) 粉料的潤(rùn)濕，水性涂料都加困難~~因此，在水性涂料里我們需要額外的加入一些助劑來進(jìn)行調(diào)整。如何選擇合適的助劑，對(duì)整個(gè)漆膜的表面效果和后期的性能都有非常重要的影響~~~

1基材潤(rùn)濕劑

潤(rùn)濕前提條件

涂料的表面張力＜基材的表面能

水性體系的表面張力相對(duì)于油性體系來說高很多，加上面對(duì)復(fù)雜多樣的基材，尤其是表面能很低的塑膠基材，要額外的加入多的基材潤(rùn)濕劑去 降低體系的表面張力。

類型

有機(jī)改性聚硅氧烷

硅酮表面活性劑

氟表面活性劑

非硅類表面活性劑

選擇考慮因素

降低靜態(tài)表面張力

相容性，防縮孔

溶解性，穩(wěn)泡傾向

2分散劑

分散過程

顏料的潤(rùn)濕、分散、穩(wěn)定

對(duì)于油性涂料來說，由于其低表面張力，因此，對(duì)粉料的潤(rùn)濕分散性也會(huì)高于水性涂料。此外，在油性體系中，樹脂是溶解在溶劑中，是一個(gè)均相的體系，而在水性涂料中，樹脂多的是分散在水中，是一個(gè)多相的體系，所以穩(wěn)定性也相對(duì)較差~因此，要選擇合適的分散劑~

穩(wěn)定過程

靜電穩(wěn)定、空間位阻

分散過程

考慮因素

和主體樹脂良好的混溶性

有效分散顏填料

不影響涂層的耐鹽霧，耐鹽水，耐水性能

綜合以上考慮因素，在水性工業(yè)漆中，應(yīng)用較廣的就是高分子類分散劑。

高分子類分散劑

高分子類分散劑包含錨定基團(tuán)和伸展鏈

錨定基團(tuán)包裹在顏料表面,伸展鏈伸展在水或溶劑性體系中

在水性涂料中，因?yàn)榘袡C(jī)，無機(jī)和防銹顏料，分散劑需要多錨定基團(tuán)的設(shè)計(jì)

同時(shí)伸展鏈需要一些疏水改性的設(shè)計(jì)，從而在涂層干燥后，不影響涂層的耐性

02 氣泡

產(chǎn)生氣泡是涂膜的一種弊病。在涂裝過程中，涂料經(jīng)攪拌、泵料輸送時(shí)，混入了空氣，一時(shí)不易消散，施工后，在涂膜干燥前又沒有析離出去，涂膜表面便出現(xiàn)氣泡。

消泡過程

分類

有機(jī)硅消泡劑：消泡力強(qiáng)，易縮孔---控制用量，研磨前加；

礦物油類消泡劑：消泡力弱，混溶性好---研磨后加；

含二氧化硅類消泡劑：易消光，縮孔較少。

考慮因素

在效率和相容性之間找到正確的平衡

相容性太好，消泡/脫泡效果弱

消泡/脫泡效率太高，會(huì)帶來表面缺陷

對(duì)于預(yù)選擇，簡(jiǎn)單的 篩選試驗(yàn) 是非常有效的

對(duì)于決定，應(yīng)該進(jìn)行 實(shí)際應(yīng)用 或模擬實(shí)驗(yàn)

建議要做 儲(chǔ)存穩(wěn)定性 試驗(yàn)

03 性

在化學(xué)中，性（Chemical polarity）指一根共價(jià)鍵或一個(gè)共價(jià)分子中電荷分布的不均勻性。如果電荷分布得不均勻，則稱該鍵或分子為性；如果不均勻，則稱為非性。

從溶解度的角度看，分子的性對(duì)物質(zhì)溶解性有很大影響。性分子易溶于性溶劑，非性分子易溶劑非性溶劑，也即 “相似相溶”。

在涂料中，水的性非常大，所以它對(duì)于樹脂來說基本上是沒有溶解力的。而在油性涂料中，樹脂是溶解在溶劑里的，所以體系的粘度可以根據(jù)不同的溶劑搭配來進(jìn)行調(diào)整，而且穩(wěn)定性好。而水性涂料則需要加入額外的增稠劑來進(jìn)行粘度的調(diào)整。

1增稠劑

水性涂料具有強(qiáng)的觸變性，受剪切力影響較大，因還需選擇合適類型、合適用量的流變助劑進(jìn)行搭配。

在水性涂料中，盡量使用聚氨酯增稠劑，可搭配氣相二氧化硅或者膨潤(rùn)土

不用/少用纖維素類或堿溶脹類增稠劑，降低對(duì)涂料耐鹽霧耐水的影響

04 閃銹

閃銹：是水性涂料干燥過程中出現(xiàn)的銹蝕。

產(chǎn)生原因：水性涂料是導(dǎo)體，在存在電位差的不同區(qū)域間形成電流，在水、氧氣的共同作用下，產(chǎn)生腐蝕。

產(chǎn)生的因素：水、氧氣、金屬底材。

分類

閃銹抑制劑的作用機(jī)理與涂料長(zhǎng)效機(jī)理一致的，也有緩蝕型、鈍化型和屏蔽型這3種。

考慮因素

具有還原作用的物質(zhì)釋放負(fù)電荷而起到緩蝕作用，是簡(jiǎn)捷和有效的方法。但這類物質(zhì)離子性太強(qiáng)，易導(dǎo)致耐水性、耐鹽霧的下降；

傳統(tǒng)的亞硝酸鈉、鉬酸鈉、鍶鉻黃等，價(jià)格低，效果好，用量少，目前還具有競(jìng)爭(zhēng)力，但是有些影響性能；

此外，就是復(fù)配類的防閃銹助劑。

05 成膜助劑

水性涂料的防護(hù)作用基于樹脂良好的成膜性。

同一個(gè)樹脂，不同成膜助劑的效率不同，需要根據(jù)脂篩選合適的成膜助劑

合適的成膜助劑：

相容性，加入不破乳

成膜效率

施工時(shí)合適的揮發(fā)速率

在涂料施工中，溶劑從漆膜中揮發(fā)出去，其揮發(fā)速率會(huì)影響干燥時(shí)間和漆膜的外觀和物理性能。溶劑的揮發(fā)速率受溫度、蒸汽壓、表面與提及之比和表面空氣流速四個(gè)變量的影響。水的揮發(fā)還受相對(duì)濕度的影響。

05 顏料

按照顏料在涂料中的用途，可以分為四大類：著色顏料、體質(zhì)顏料、防銹顏料和功能顏料。

1著色顏料

著色顏料在涂料中的主要作用時(shí)著色和遮蓋物面，因此除了要求它們不溶于水、油和溶劑外，主要在色彩方面要鮮艷美麗，具有良好的著色力和遮蓋力，對(duì)光、熱穩(wěn)定性好，在相對(duì)的時(shí)間內(nèi)不變色。

值得注意的時(shí)其中的鉛鉻黃顏料，是鉛的化合物，通常含鉛量53~64%，含鉻在10%~16%之間，目前已經(jīng)開始收到限制使用。

2體質(zhì)顏料

體質(zhì)顏料是低折射率的白色或者無色顏料，在習(xí)慣上稱為 填料。工業(yè)漆中常用的體質(zhì)顏料油碳酸鈣、二氧化硅、滑石粉、高嶺土和云母粉等。

碳酸鈣 分為重質(zhì)碳酸鈣和輕質(zhì)碳酸鈣，輕質(zhì)碳酸鈣的相對(duì)密度小，顆粒細(xì)。碳酸鈣的價(jià)格低廉，性能穩(wěn)定，耐光耐候性好。

硫酸鋇 有和合成兩種，產(chǎn)品即重晶石粉，合成產(chǎn)品為沉淀硫酸鋇，其性能較好，白度高，質(zhì)地細(xì)滑。

滑石粉 是滑石礦經(jīng)過磨細(xì)而成的粉末，手觸之有滑膩感可以改良涂料的施工性，其纖維狀結(jié)構(gòu)能夠降低涂膜的可滲透性，增強(qiáng)涂膜的耐久性。

高嶺土 具有化學(xué)惰性，流動(dòng)性良好，選用與鈦白粉相同粒徑的高嶺土可以提高鈦白粉在涂料中的遮蓋力。

云母粉 是云母礦磨細(xì)而成的細(xì)粉，其片狀結(jié)構(gòu)能有效地減少水在涂膜中的穿透性，還能減少涂膜的開裂傾向，提高涂膜的耐候性。

3防銹顏料

防銹顏料的主要功能是防止金屬腐蝕，提高漆膜對(duì)金屬表面的保護(hù)作用。

01物理性防銹顏料

鐵紅，云母氧化鐵，微細(xì)玻璃片等

化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的惰性顏料或填料，在涂層中填充作用，降低腐蝕介質(zhì)的透過速度

通過片狀顏料的屏蔽作用來提高性能

02化學(xué)性防銹顏料

磷酸鋅，改性磷酸鋅，磷酸鈣，鉬酸鋅，鉬酸鈣，三聚磷酸鋁，離子交換型防銹顏料等

化學(xué)緩蝕作用的防銹顏料能與金屬表面發(fā)生作用如鈍化，磷化

產(chǎn)生新的表面膜層，鈍化膜，磷化膜等

03有機(jī)緩蝕劑

有機(jī)硝基化合物鋅鹽，鄰苯二甲酸鋅鹽

4功能顏料

功能顏料能夠提供給涂料的功能，如耐高溫、防火、導(dǎo)電和防止海生物等。

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