涂料助劑在涂料缺陷中的應(yīng)用
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摘要:概述了涂料產(chǎn)品產(chǎn)生缺陷的原因,著重分析了涂料缺陷的補救措施。介紹了多功能助劑在消除涂料缺陷,諸如展色性、導(dǎo)電性、腐蝕、硬化和固化、流平和流動、泡沫、氣味、流掛、沉降、桔皮等方面中的應(yīng)用。
關(guān)鍵詞:涂料缺陷;多功能助劑;應(yīng)用
0 引言
開拓市場在很大程度上取決于能否提供滿足需要的產(chǎn)品。與價格相比,涂料產(chǎn)品質(zhì)量顯得日益重要。通過使用涂料助劑,如潤濕和分散劑、消泡劑、流變改性劑、平滑劑、催化劑、流平劑和成膜助劑等可以優(yōu)化涂料配方,然而即使最佳配方,仍然會遇到涂料產(chǎn)品質(zhì)量不符合要求的情況。在涂料生產(chǎn)和使用過程中出現(xiàn)的問題,諸如泡沫過多、干燥時間過長、流掛或有表面缺陷,該怎樣去解決呢?消除這些缺陷的實際補救方法無需再次研磨,僅僅加入多功能涂料助劑,簡單攪拌即可。本文介紹了利用這一方法成功消除涂料缺陷的一些例子。
1 缺陷的消除
經(jīng)常發(fā)生的這些不符合涂料產(chǎn)品要求的問題,多數(shù)情況下與下列因素有關(guān):展色性、導(dǎo)電性、腐蝕、硬化和固化、流平和流動、泡沫、氣味、流掛、沉降、桔皮等,所有這些問題均可采用涂料助劑來加以解決。為了避免額外的研磨,涂料助劑最好采用在通常條件下直接添加混合,而且最好能適用于各種用途,這樣僅需有限數(shù)量的助劑,即可消除涂料的缺陷。
1.1 展色性
展色性是對色漆質(zhì)量和顏色均勻性的一般描述。良好的展色性意味著,顏色以預(yù)期的強度和穩(wěn)定的方式均勻顯示在涂層上,此時顏料粒子呈均勻分布。如果達不到這一點,展色性就較差,會造成各種外觀及產(chǎn)品質(zhì)量問題,例如,發(fā)花:雜色或漆膜外觀出現(xiàn)雜紋;浮色:涂料中一個或多個顏料粒子在表面富集;貝納爾德漩渦:具有明顯的中心六角形漩渦,呈現(xiàn)發(fā)花;顏色與色卡很難匹配;貯存過程中出現(xiàn)顏色變化;稀釋后出現(xiàn)顏色變化;機械穩(wěn)定性差:混合時出現(xiàn)絮凝。
這些缺陷大多發(fā)生在涂料的生產(chǎn)階段之后,如在貯存期間或在漆膜形成的過程中,由于顏料分散不穩(wěn)定所造成。為了防止這些缺陷,可在顏料研磨階段添加有效的分散劑,以制備穩(wěn)定的顏料分散體。已經(jīng)研磨的涂料產(chǎn)品的展色性可以通過添加多功能分散劑來補救。多功能分散劑對各種成分的顏料表面具有較高的親合性。實驗表明,水性漆中使用低相對分子質(zhì)量、高極性陰離子表面活性劑;溶劑型涂料中使用低聚表面活性劑,都可以獲得最佳效果。形成貝納爾德漩渦和發(fā)花缺陷,是因重力對流所致,可以通過增大涂料的黏度來避免貝納爾德漩渦和發(fā)花現(xiàn)象,最好使用增稠劑。這種助劑可以在任何條件下添加到溶劑型涂料中,增加低剪切速率時的黏度。
1.2 導(dǎo)電性
實際上靜電噴涂的涂料多數(shù)含有非極性溶劑,電阻過高,使霧化的涂料微粒從噴槍中噴出后,不能有效帶電,很難達到滿意的噴涂效果。這造成涂膜外觀較差,且涂料的利用率低。降低涂料電阻的一種方法是用較高極性的溶劑(如丁醇)替換一部分非極性溶劑。然而,效果不明顯,且需要添加的比例高達50%。這不僅影響成本,而且影響溶解性、揮發(fā)速率和漆膜外觀。有效的方法是添加降低涂料電阻的助劑來調(diào)整電阻,如添加季銨鹽后,可明顯降低涂料的電阻。它具有非常好的混溶性,能夠獲得良好的漆膜外觀,在配方總量中的典型用量約2%。
1.3 腐蝕
存在氧氣和水時,鐵表面會出現(xiàn)腐蝕,因此配制水性涂料時必須解決腐蝕問題。腐蝕可能出現(xiàn)在涂料生產(chǎn)、施工以及涂膜干燥過程中。鐵的腐蝕過程非???,與水/氧氣接觸數(shù)秒鐘,裸露而未經(jīng)保護的鐵表面便會氧化,造成涂料中出現(xiàn)黃色斑點。為了使鐵表面快速鈍化,應(yīng)在涂料中添加腐蝕抑制劑。完全水溶性化合物(如苯甲酸鈉),確實可以使鐵表面鈍化,但它們會影響漆膜的耐水性。而腐蝕抑制劑卻沒有這種弊端,它們在漆膜形成的過程中,變成了非水溶性或不可乳化的抑制劑。這種腐蝕抑制劑不但可以抑制漆膜中的腐蝕,而且可以抑制罐中的腐蝕和生產(chǎn)過程中的腐蝕。
1.4 固化和硬化
氧化固化涂料中含有低相對分子質(zhì)量不飽和基料,在氧氣存在的情況下,受催干劑的影響便會聚合。常用的催干劑有鈷、鋯和鈣皂。在包括低溫和高濕度氣候的所有情況下,催干劑如果與基料完全混合均勻,則將發(fā)揮正常的催干作用。但是,在這種情況下,傳統(tǒng)的強堿催干劑,以及基于直鏈辛酸的金屬鹽效果不佳。此外,這些催干劑在貯存過程中吸附在顏料上,且由于其化學(xué)不穩(wěn)定性,有失干的傾向。另一個問題是,催干劑在含有比表面積較大顏料(如炭黑)的涂料中,經(jīng)過貯存后催干效果不佳。貯存后失干的補救措施是添加失干抑制劑,可以吸附于顏料表面,避免主催干劑鈷的損失。為了改善在惡劣天氣下的催干性能,已證明中性預(yù)復(fù)合催干劑組合是最佳的選擇。在對甲苯磺酸等酸性催干劑的催化下,單組分酸固化涂料通常在高溫(>120℃)進行固化。由于聚合作用,這些涂料通常在室溫下穩(wěn)定性較差。若使用非離子型封閉型酸催干劑,則可以提高穩(wěn)定性,而且可改善靜電噴涂性,獲得高性能的涂膜。
1.5 流動和流平
流動和流平性能主要由涂膜形成過程中涂料的流變行為決定。一般而言,低剪切速率涂料具有最低的黏度時可達到最佳的流動特性。乳膠漆采用傳統(tǒng)纖維素增稠劑,在低剪切速率時,顯示出極強的假塑性行為和高黏度。用締合型聚氨酯增稠劑完全或部分替換纖維素增稠劑,可以改善流動和流平效果。
1.6 泡沫
涂料制造、運輸、施工過程中都可能產(chǎn)生泡沫。當(dāng)液體媒質(zhì)至少由兩種物質(zhì)組成,并含有可溶性表面活性劑時,便會產(chǎn)生穩(wěn)定的泡沫。水性涂料比溶劑型涂料更容易產(chǎn)生泡沫。在涂料制造過程中形成的泡沫造成分散效果不佳、反應(yīng)器溢流以及包裝填充不足等問題。許多表面缺陷,如氣泡、縮孔、表面斑點和遮蓋力下降等,是由于施工期間和施工之后泡沫的存在所引起的。消泡劑的選擇非常復(fù)雜,很大程度上取決于涂料的類型、配方、用途以及發(fā)生泡沫的階段。為了消除表面缺陷,消泡劑必須均勻地分散在涂料里,從而不會造成任何負面影響,這一點非常重要。實驗表明,用不含有機硅且容易乳化的消泡劑,在水性涂料中可以獲得最佳效果。在溶劑型涂料中,消泡劑的選擇更加困難,需要進行更多的試驗來確定。
1.7 氣味
氣味目前是判斷涂料產(chǎn)品質(zhì)量的一個主要指標(biāo)。消費者往往把刺激性氣味與毒性聯(lián)系起來,因此,應(yīng)盡可能避免產(chǎn)生刺激性氣味。通常涂料氣味主要決定于使用的溶劑、中和劑、基料和涂料助劑。調(diào)整涂料產(chǎn)品氣味的可能性非常有限,例如在有刺激性氨味的情況下,僅限于將pH值調(diào)整至中性。選擇原材料時,應(yīng)選擇低氣味產(chǎn)品。選擇涂料助劑時,可以選擇低氣味的催干劑、防桔皮劑和成膜助劑。
1.8 沉降
形成沉降的原因是高密度、大顏料粒子以及分散介質(zhì)的低黏度。有效的顏料分散劑,配用流變助劑來提高低剪切速率時的涂料黏度,可以避免出現(xiàn)沉降。通過后添加多功能液體流變助劑,可以調(diào)整易發(fā)生沉降的溶劑型涂料。
1.9 流掛
流掛指在垂直表面出現(xiàn)流動從而造成涂膜厚度不均勻的現(xiàn)象。低剪切速率時的涂料黏度對流掛有很大的影響。流掛嚴(yán)重的涂料可以通過添加多功能液體流變助劑來補救。
1.10 結(jié)皮
涂料中的結(jié)皮通常是在涂料表面形成一層漆皮。這種現(xiàn)象會降低涂料產(chǎn)品質(zhì)量。防結(jié)皮劑主要通過削弱催干劑金屬離子,如鈷的催化來起作用。甲乙酮肟是使用最為成功的防結(jié)皮劑。甲乙酮肟和鈷形成的CoO62+相當(dāng)穩(wěn)定,沒有自動氧化催化的功能。
2 結(jié)語
在涂料生產(chǎn)產(chǎn)品質(zhì)量控制階段發(fā)現(xiàn)的涂料缺陷,可以通過添加適當(dāng)?shù)耐苛现鷦┯枰约m正。最好的方法是添加具有多種特性的液體涂料助劑,通過簡單的攪拌即可添加到成品中。
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