水性涂料的技术课题与展望 (1)

24化工新型材料1994年第10期,-`令。奋了.。让:水性涂料的技术课题与展望涂料两种。一、前、`州口~口表水的性质l水性涂料的优缺点水性涂料相应的缺点易腐败需用防腐荆、为消除涂料对环境的污染并保证其使用的安全性必须实现涂料的水性化这种必要性的,,}水性涂料相应的优点有利于环保和卫生提出由来已久:。水性涂料按其实用化的情况分不可燃成如下四类必须水性化的涂料;以实现水性化为有利的涂料;为适应法规要求可能水性化的涂料;采用现有技术很难水性化的涂料下面分。不受消防法规的限制难于焚烧处理由于不需大容量通风可以用热空气流以外的方法加热可提高热效率。别论述这些涂料的实用例及其所利用的水的性质。富于化学反喇中和的竣基或狱基在可以利用的交联反应性}水中离子化呈强亲水有限由于树脂水解性但无中和剂时呈贮藏时徐料劣化变质1一弱亲水性导电性好{由于树脂离子化}进行电泳徐装二、水对涂料性质的影响难挥发,可以静电涂装时涂附效率低容易使金属离子化用于通用制品或工业涂装金属易生锈水性涂料的特征起因于水水的性质对涂料性质有好的影响也有不良的影响表水性涂料的优点和缺点,、。过量喷涂的涂料可回容易流挂涂装施工性收重用差,。1列出表面张力大由上表可见水性涂料主要的优点包括无毒不可燃有导电性可进行电泳涂施水与树,,:可进行特殊花纹图案涂附困难最低涂膜厚的涂装度较大发生起皱等现象消泡困难容易发生涂层隆起难于进入细孔隙不能产生固定效果脂无相容性形成的非均相系(乳液)的树脂可用作建筑用通用涂料主要的缺点则包括由于。,:溶解度参数高与树脂相容性}可以粒子状分散树脂因为是非均相系容易}故可使用高浓度的高发生凝聚加热干燥时有导电性静电喷施时喷附效率低水不易挥,发喷涂时容易流挂水与树脂无相容性使用非均相系(胶体分散液)的树脂作工业用涂料时,,,容易隆起在含有灰尘油等溶解度参数较可制得强触变性徐液低的杂质时容易产生{用系陷穴为实现涂料的水利非均相的特点一可制成常温干燥单组性化需要亲水成分一型份徐料故涂膜耐水性差由于}可形成内应力小的非是非均相系贮藏稳定一均一徐膜性不佳!分子量聚合物!利用树脂间的疏水键、。。容易产生隆起等。水性涂料的优点和缺点大多,,一与水混合起因于水的性质因此其实用化研究的重点是要掌握使用水性涂料的对象的特点尽可能多地利用优点克服缺点,诚而雨蔚不添一收因为使用树脂添加剂溶剂等水溶性有机可以回一在存在水分的表面亦化合物故废水必须进一行水处理可涂施、、。(l)电泳涂料:三1、四类水性涂料电泳涂料有如下优点①无繁重劳动无污染、3K(无危险无、必须水性化的涂料、。特有缩写(Ki),—上述三个词的首位假名均为午);这是日本科技用语中的0这一类涂料现在已大量使用今后用量会继续增加有工业用的电泳涂料和通用的乳胶生涂料淤渣③形状复杂的被涂物亦可涂装故—译注;0②涂附效率接近1%不产,,年第一。期化工,新型,材料g电泳涂装是一种极为良好的涂装方法但是电泳涂料有只能用于涂覆金属不能变换颜色等缺点其应用受到限制,、膜温度在其T,上下时硬度变化大故不能显。,现高级豪华感;⑤使用的表面活性剂能降低层,。然而由于具有上述优,间的附着性故不适用于多层涂膜涂装,,点现在除了用于汽车底漆外其应用范围正迅为消除这些缺点使乳胶涂料能适用于各种场合目前正在进行如下的改良①开发芯一:速扩大。①汽车底漆用电泳涂料现在世界汽车底漆几乎10%都使用以环氧树脂为基料的耐蚀性的阳离子电泳涂料这、壳型乳液使涂料形成混合型涂膜②将乳胶与水溶性树脂混合以改良光泽与涂膜的致密性,,,;;,;③使用交联性乳液赋予涂膜以高级豪华感④是因为电泳涂料具有迂回深入性即能涂覆到复杂形状的内部但现在电泳涂料也开始广泛用作形状简单的被涂物的底漆目的是获得全面的经济效果、、。“”开发无皂乳液改良附着性,。,乳胶是非均相系烘烤时形成隆起这一问,题看来较难解决其他问题预期不久即将解决性涂料溶剂型涂料将只限用于极特殊的场合2,。现在正在研究旨在降低烘烤温今后通用涂料将几乎都是以乳胶涂料为主的水,。度减少封端异氛酸醋(交联剂)的封端剂释出的固体成分实现加速交联反应的金属催化剂的无公害化改良边缘覆盖性等改进措施这将是一个发展迅速的技术动向。、以实现水性化为有利的涂料,(l)罐内表面用水性涂料。罐有二片罐和三片罐前者用预涂法涂装后者用喷涂法涂装,。,②单层彩色阳离子电泳涂料汽车底漆的基料树脂是环氧树脂其耐候美国二片罐内表面涂料已。100%水性化日本也开始水性化性不良故仅一层电泳涂膜不能构成完整的涂装为实现单层电泳涂装开发成功以耐候性优良的丙烯酸树脂为基料的阳离子电泳涂料,、。。。,这种涂料必须满足以下要求①物性良好、:,,不会因罐变形而破裂剥离;②防腐蚀性好;③不含能被抽提的低分子化合物。这使用高分子聚。种涂料预先已着色可用于不需变换颜色的建材电气设备等涂覆而不需面漆这种电泳涂料合物作基料可以满足①与③两项要求;使用附着性良好的环氧树脂则可满足②的要求因此,,的耐候性大致与溶剂性面漆涂料相同。现在使用由环氧树脂与水溶性丙烯酸树脂接枝反应生成的高分子分散于水中形成的乳液作罐内表面用水性涂料③常温干燥电泳涂料这种电泳涂料以有氧化交联性的丙烯酸树。脂为基料使用特殊的颜料分散剂可以在常温下强制干燥硬化这种涂料因不需高温烘烤涂。,,罐内表面用涂料水性化比较有利因不需分散颜料使用丙烯酸树脂的成本低于溶剂型涂料使用的环氧树脂用喷涂法涂装时涂附效率达100,,,膜无裂痕即使是突起部很多的被涂物也可涂装不会产生鳞皮(2)乳胶涂料,。,%水性化不会降低其涂附效率无需。,改良涂装设备:这种涂料具有如下特征①无公害;②不可(2)建材暂时防蚀用水性涂料。燃性③使用方便④速干性⑤非交联反应成膜⑥耐碱性和触变性强可形成立体花纹,,;;;这种涂料用于建材在现场装配前的暂时性防蚀涂装,;、。乳这种涂装不要求很高的美观性和防、胶涂料适用作通用涂料特别适合涂覆碱性混凝土和砂浆表面因此是现今需要量很大的建腐性但要求以较低成本简单涂施完成所以大多用水性涂料进行涂覆3,。筑用涂料。为适应法规要求可能水性化的涂料。但是乳胶涂料有如下一些缺点①烘烤时易形成隆起;②氧等的透过性大防腐蚀性不良;③很难显现光泽;④形成的涂膜是非交联,,:最近新开发的水性涂料多属此类(l)汽车面漆水性底层涂料开发汽车面漆水性底层涂料的首要目的是化工新型材料。年第期99为了解决公害问题,。这种水性涂料使用微粒凝,,取得任何进展液。胶状树脂制造具有很强的触变性即使以稀溶液的形态进行涂装也不会发生流挂故可显出比溶剂型涂料更强的金属光泽感所以尽管有,改良的方法是使用溶剂含量低的分散型乳这种分散型乳液可以将亲水性聚合物与疏。水性聚合物结合而成的接枝共聚物分散于水中而制得,必须改装涂装线的缺点汽车工业也逐渐开始,表2列出了接枝聚合物型水性涂料之,,。采用水性面漆底层涂料(自已有171986~19,2年欧洲93一例由于使用接枝聚合物作基料这种水性涂种汽车北美有,9种汽车日本有译注)。种料的固体份含量高达53%而传统的仅42%,,汽车采用水性底层涂料(2)一般工业用水性涂料,—因此这种水性涂料所含水的绝对数量少少量水挥发即可使粘度上升从而使流挂临界膜厚可大幅度提高此外分散型乳液在浓度增高之前保持流动性故不致形成隆起这种涂料可以在条件是:,使用传统的胶体分散液制的工业用水性涂料在喷涂时因水不挥发易发生流挂并且由于是非均相系容易形成隆起流平性差,,,。。。为了弥,,40~80%相对湿度和,。补这些缺点要加入相当多数量的溶剂因此这0一410℃进行涂装(传统水性涂料的涂装施工40一60样的水性涂料并无很大的防止公害效果而且大多不符合消防法规的要求其实用化几乎未表2,%相对湿度30~400C)接枝聚合物型水性涂料的特性与涂膜的性能(喷涂用烘烤型涂料:102℃x02min)特贮藏时粘度的增加性传统型水性徐料IOKU接枝型’溶剂型备40注天水性涂料SKU2氨基醉酸树脂涂料C30er20KUS:orm枯度涂装时的不挥发份4221%线537D%%有机溶剂含量最低成膜厚流挂临界膜厚V稀释涂装时l()尸m25尸ml()尸rn4()尸m8尸m20C4()拼m6。%相对湿度涂膜光泽涂膜硬度毛F85成90ZH镇90H10()/l()()铅笔硬度lrnm方格附着性耐冲击性100/10031()()/l()()4()em方格吸mr〔r50m12()h12()h:ro杜邦冲击试验机耐水性(40℃)成48h成72h;(96h成r耐盐水喷雾性耐酸性耐碱性,rl蕊24()I蕊r划格剥离(2()Clmm55Z%HSO毛4h。r毛蕊12卜r24hr成24h写N。:CO成4hr成48hr1以亲水性成分引人树脂的胶体分散液为漆料的涂料一2以用亲水性成分接枝包顶疏水部形成的乳液为漆料的涂料。甲)水性合成调,合漆调合漆如表。3所示这种水性合成调合漆具有,很久以前就开始试图实现合成调合漆的水合成调合漆所必须具备的所有性质且不含溶剂。性化但因醇酸树脂很难稳定地在水中分散而未能成功最近将水溶性醇酸树脂与疏水性醇酸树脂结合制成的接枝树脂分散于水中作成稳,。此外光泽与重涂性也优于溶剂性调合漆,;,催干剂吸附于水性调合漆的各个粒子而非集中于表面故不需二次铅催干剂。定分散型乳液使用这种乳液研制成水性合成目前溶剂的价格较低而水性调合漆的制年第期化工,新型材料,造要比溶剂性调合漆多一道树脂分散工序其所增加的成本抵消了溶剂性涂料的溶剂成本表3,以在水性调合漆的生产量较少的情况下与溶剂性调合漆相比水性调合漆的成本偏高),。合成树脂调合漆与醉酸树脂乳胶涂料(水性调合漆的比较醉酸树脂乳胶徐料合成树脂调合漆长油醉酸树脂脂涂料成分树溶脂长油醉酸树脂剂水非危险品矿油精法定可燃品733危险品类别别徐料物性值值加热残留份(%)比重(20℃/20亡)6〔)132l312635干操性(20℃:指触干澡时间(卜)70%相对湿度)半硬化时间(h硬化时间(卜rr))Zhr8816hr可重涂时间(02初期光泽泽(4mil60亡0%相对湿度)760。以上上92以上光泽泽光泽(609079刮刀玻瑞板)20084光泽保持率(%)室内日照夭)r(sooh)95933老化仪8557lr955588l室外基璐(年)与底漆底材的适合性性、底漆水性防锈漆漆防锈漆CJISK5621一5625、OOOOOX户O二种(几涂料底材直接涂木材底漆泛夕(旧合成调合漆锌铰层涂膜)`二义涂色漆白铁皮(旧徐膜)胶合板(柳安木)硬质聚氮乙烯(导水管)丈r了~,OOO班注O良好:又不良4采用现有技术很难水性化的涂料能性但今后的应用动向与限制法规如何制定有很大关系很难加以预测如颁布严格的环保法规通用涂料就会全部迅速水性化工业用涂料的水性化也将会有很大发展但是在工业用,。。,属于这一类的有①汽车面漆罩面涂料之类要求高表面涂饰性和性能的涂料;②汽车修补,,等使用的双组份涂料。,为克服涂膜表面出现结皮隆起等现象正涂料方面参考与竞争的还有粉末涂料紫外线、在研究用流变性控制剂等改良流平性。与电子束固化涂料双组份涂料等多种涂料工业用涂料的品种将随限制法规的内容而变。、,四、结语黄汉生译自《7二了夕份三力斗》,,以上论述了水性涂料的现状与技术上的可22(13)5~13(1993)




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