水性防腐涂料常見缺陷的防治

 

    近年來(lái)研發(fā)并投入市場(chǎng)的有水性無(wú)機(jī)富鋅防腐底漆，通用型水性丙烯酸防銹漆，包裝桶用水性烘烤漆，水性防腐系列涂料品種已增加到十幾個(gè)。目前，又開始了水性汽車部件漆的研發(fā)。公司高層的策略是：溶劑型涂料逐步降低VOC等有害物質(zhì)，水性防腐涂料加大研發(fā)力度，做到油漆、水漆兩手抓。

 

    1 水性防腐涂料常見的缺陷

 

    一個(gè)剛做好并包裝好的涂料，其優(yōu)點(diǎn)或缺陷是說(shuō)不清的，只有到開罐、開桶時(shí)，才看得見其外觀和穩(wěn)定性的情況，此時(shí)的缺陷有上有浮水、下有結(jié)塊、表面浮泡、變質(zhì)發(fā)霉等。還有，到涂裝施工后，才看得見其效果，此時(shí)的缺陷有涂料流掛、一道遮蓋力差、膜面縮孔、針孔、表面不平整、外面漆缺乏豐滿度和光澤度等。一段時(shí)間后，如果涂料或涂裝質(zhì)量不好，還會(huì)出現(xiàn)開裂、剝落、起泡、生銹等缺陷。水性漆由于其天生的弱點(diǎn)，其缺陷可能比溶劑型涂料要多。

 

    2 水性防腐料常見缺陷的原因

 

    1）或涂料中親水物質(zhì)太多，水容易滲進(jìn)，產(chǎn)生氣壓，把漆膜頂上來(lái)。起泡多，整個(gè)涂層就失去附著力。

 

    2）涂膜泡孔：原因主要有：消泡劑選擇和搭配不當(dāng)；打漿和調(diào)漆階段未將消泡劑打散打勻；輥涂時(shí)涂料粘度過(guò)低，噴涂時(shí)噴槍未調(diào)到最佳。有泡孔，空洞處無(wú)料遮蓋，水氧輕易侵入，腐蝕就發(fā)生了。

 

    3）涂層縮孔：原因主要有：涂料體系中各組分未能攪拌均勻，表面張力大的物質(zhì)如乳液等，鋪展流動(dòng)性差；消泡劑、成膜劑等加量過(guò)大�？s孔多，底漆易出銹，面漆外觀差。

 

    4）硬度問(wèn)題：原因主要有：與基料的Tg及加量有關(guān)，與粉料的吸油量及加量有關(guān)，與成膜過(guò)程中的環(huán)境條件即溫濕度有關(guān)。涂膜太硬，柔韌性、彎曲性和耐沖擊性就通不過(guò)，涂膜太軟，水的滲透增塑進(jìn)而滯留腐蝕的作用就明顯。

 

    5)耐(鹽)水性差：原因主要有：基料的成膜性、耐水白性較差，固體顆粒較粗；基料加量不足；防銹乳液其實(shí)不防銹；因涂料表面張力大于基材的表面張力，故底漆與基材的附著力差；還有起泡、縮孔、針孔等致命缺陷；有的涂料含蓋了上述缺陷，則更無(wú)耐水性、耐鹽水性、甚至耐鹽霧性可言。

 

    6)漆膜外觀缺陷：就外面漆而言，其原因主要有：漆膜不平整，欠豐滿度，是由于涂料的表面張力大，內(nèi)部不流動(dòng)鋪展，膜面流平性差；光澤度不高，視覺效果差，與顏基地或Pvc較高有關(guān)，與基料和顏料的品質(zhì)有關(guān)，與底層的平整度有關(guān)。

 

    3 水性防腐涂料常見缺陷的防治

 

    根據(jù)研發(fā)實(shí)踐的體會(huì)，對(duì)上述這些缺陷，我們是采取以下措施加以防治解決的：

 

    1)從配方源頭上加以防治，即設(shè)法降低涂料的表面張力。水性涂料與溶劑型涂料最主要的區(qū)別就是使用的分散稀釋介質(zhì)不同，造成了兩種涂料表面張力的不同，水性漆的問(wèn)題就要比溶劑型漆多。因此，對(duì)水性防腐漆，不管是高檔還是低檔，都要把降低涂料的表面張力提高涂層的附著力放在第一位。這就要求選用對(duì)路的助劑：一是采用加量少性能高的基材潤(rùn)濕劑，如BYK的300系列產(chǎn)品，TEGO的4000系列產(chǎn)品，原科寧的H110、H140、H188A等品種。再配以H204、3275等高效分散劑，完成降低涂料表面張力的第一步。二是添加水性涂料用附著力促進(jìn)劑。硅烷偶聯(lián)劑具有很強(qiáng)的流動(dòng)性，可自由遷移到有機(jī)/無(wú)機(jī)界面，故乳液是添加硅烷附著劑的理體系，而在鋼鐵表面最有效的附著劑是二氧基官能硅烷，價(jià)較貴。鈦酸酯偶聯(lián)劑具有潤(rùn)濕基材的性能，還有輔助消泡和流平的作用。如江南廠的jN一ll5A，是一款螯合型的鈦酸酯偶聯(lián)劑，能增加聚酯與鋼、丙烯酸與鐵的粘結(jié)性。用量在1%左右，性價(jià)比較高。南京曙光、臺(tái)灣德謙、德國(guó)賽都有這方面的產(chǎn)品，這些助劑只要選用得當(dāng)，就會(huì)成為又一個(gè)降低表面張力的利器。三是使用高效低表面張力的流平劑，如BYK的345、346，原科寧的DSX-2000等，不僅可以擴(kuò)大底漆在基材上的鋪展面，增加其附著點(diǎn)，而且有利于涂層表面的流動(dòng)流平，減少外觀缺餡。四是補(bǔ)充一定量的不同揮發(fā)速率的醇醚類的組合助溶劑，一方面更好地幫助基料成膜，另方面也能降低涂料表面張力，但要兼顧加量與干燥與施工的關(guān)系。這些助劑主次定位，協(xié)同作用，涂料的表面張力就會(huì)降低，附著力就會(huì)提高。

 

    合理地采取了上述措施，那些自干底漆或烘烤漆的剝落、起泡、附著不牢等缺陷，外面漆表面不平整、不光滑、不飽滿等缺陷，漆層使用壽命不長(zhǎng)等缺陷就可以得到有效的防治解決。

 

    對(duì)于包裝桶水性烤漆的柔軟、流掛、表面不平整等問(wèn)題，我們通過(guò)篩選合適的樹脂并調(diào)整比例，換用了降低表面張力、防流掛增流平的助劑予以解決。前做的一款產(chǎn)品，性能很好，唯獨(dú)voc超過(guò)100g/L，客戶通不過(guò)。后來(lái)用了voc含量較低的分散體，滿足了客戶的要求。

 

    對(duì)通用型水性漆粗糙、多泡、縮孔、外觀差、后增稠或后變稀等缺陷，我們是采用“四個(gè)二”的助劑使用方法加以克服的。“四個(gè)二”，即兩種以上潤(rùn)濕分散劑、兩種以上抑泡消泡劑、兩種以上成膜助溶劑、兩種以上流變助劑。兩種以上潤(rùn)濕分散劑，是為了打磨出一個(gè)足夠細(xì)度的漿料，為涂膜提供附著力、細(xì)膩度、光澤度、耐污性等，原科寧的H一140是一款具有低泡、流動(dòng)、較強(qiáng)降低表面張力的基材潤(rùn)濕劑，適用于難潤(rùn)濕的金屬基材，性能與BYk345相近，價(jià)低一半；兩種消泡劑，能擴(kuò)大消泡范圍，打漿階段可用礦物油類脫泡劑，調(diào)漆階段用相容性好的消泡劑，如諾普科的含硅氧烷的154，BASF的分子級(jí)的A-34等，是為了提供漆膜表面無(wú)泡眼、無(wú)針孔、無(wú)縮邊的性能和平整、光滑、裝飾的性能；兩種以上成膜劑，如苯丙乳液可用苯甲醇或丙二醇苯醚，硅丙乳液用TExANOL，再配以不同揮發(fā)速率的醇醚類助溶劑，如丙二醇甲醚、丁醚等，有利于涂料形成連續(xù)完整致密的膜，從而為涂膜提供附著力、耐水性、耐老化性、耐沾污性等性能；兩種以上的流變助劑，有聚醚類、聚氨酯類、含氟的流平劑，疏水改性堿溶脹類增稠劑，如海川的D3200、D3380、DOW的2020、8W，TT935等，都是良好的流變助劑，可為涂膜提供流平性、光澤度和飽滿度。

      2)水性涂料的缺陷防治，還有賴于合理的生產(chǎn)工藝。我們的做法是把好“三個(gè)關(guān)”。一是細(xì)度關(guān)。漿料分散研磨不徹底，細(xì)度細(xì)不了，就會(huì)出現(xiàn)漆膜不平、失光等問(wèn)題；二是pH值關(guān)。水性涂料應(yīng)保持偏堿性狀態(tài)，才能使乳液穩(wěn)定、涂料不變質(zhì)；三是粘度關(guān)，粘度，關(guān)系到施工性和貯存穩(wěn)定性，應(yīng)予重視。配方上給出的流變助劑用量只是一個(gè)主觀數(shù)據(jù)，實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，需要生產(chǎn)人員靈活掌握，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試。

 

    3)有一個(gè)正規(guī)的涂裝管理、有一個(gè)合格的涂裝隊(duì)伍、有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的涂裝工藝、有一套有效的涂裝設(shè)備，這些也是防治涂料缺陷的重要環(huán)節(jié)。曾經(jīng)碰到一件事，有年冬天，溫度低濕度高，一施工隊(duì)在用我們的底漆時(shí)加了很多水，涂刷后來(lái)電說(shuō)，這個(gè)漆遮蓋力不好，而且有銹，還有附著力差，膜搓得下。我前去觀察，發(fā)現(xiàn)幾個(gè)問(wèn)題，首先鐵板表面多銹塊銹粉，未作處理就上漆；水加了50%多，說(shuō)油漆加稀釋劑也這么加的；前道漆剛表干，又開始刷了。施工缺陷全集中在此了。附著力是涂料和涂裝的根本前提，因此，在鐵板上噴涂第一道漆，先要把底板搞干凈，然后想辦法讓漆實(shí)干，確保漆、板牢固結(jié)合，才能繼續(xù)施工。所謂“皮之不存，毛將附焉”，即此道理。

 

    4)關(guān)于水性涂料防銹性能，如涂膜附著力、耐水性、耐鹽水性、耐酸堿性等缺陷的防治，簡(jiǎn)單地說(shuō)，主要從三種原材料上著手解決。

 

    一要選擇耐水性好、有一定硬度和柔韌性、自交聯(lián)、具有防銹基團(tuán)的基料，其代表是某進(jìn)口的6750，可用作鋼鐵基材的鈍化劑和防銹底漆，效果很好。我有一塊鐵板，上刷一道該乳液，干燥后入3%鹽水1周，無(wú)泡無(wú)銹，而后置于戶外，已有八年，仍然不銹。我喜歡使用江陰國(guó)聯(lián)的防銹硅溶膠對(duì)乳液進(jìn)行改性，好處多多，可提高涂層的致密度和附著力，及涂膜的硬度和耐水性、耐鹽水性，使用時(shí)當(dāng)心它的活性。我去年做一款成本6.50元的鐵紅底漆，里面加了10%的硅溶膠，涂刷兩道，試板浸水后置于戶外，至今一年，仍正常。2004年，我用廣東某廠的一款A(yù)P3128純丙防銹乳液配合防銹顏料，制成鐵紅底漆，浸入3%鹽水1個(gè)月后，在鏟除漆膜時(shí)，發(fā)現(xiàn)鐵板表面生出了致密、光滑、堅(jiān)硬的黑色氧化膜，此鐵板幾年曝曬，仍然不銹不腐，來(lái)之不易，值得深入研究。有一款美國(guó)技術(shù)的pH值中性的銹轉(zhuǎn)化劑，涂在已銹板上，可獲得一層黑色封閉膜，再配合防銹底漆，可以應(yīng)用到中防腐工程中。

 

    這里，強(qiáng)調(diào)一下附著力問(wèn)題。除了用好潤(rùn)濕劑和附著劑，重要的是要用好基料。我做丙烯酸底漆，選一個(gè)耐水性很好的乳液，再用硅溶膠混拼改性，讓膜致密和硬些，與鐵板的抓附點(diǎn)多些。太湖廠的一個(gè)中灰底漆，成本7元，附著力可到1到0級(jí)，鉛筆硬度可到2H(見樣板)。

 

    二要選用高效環(huán)保的防銹顏料，我最近采用臺(tái)灣的一款叫“磷酸鋅鋁”(ZAP)的復(fù)合防銹粉制成白色防銹漆，耐3%鹽水已過(guò)240h，試板仍然無(wú)泡無(wú)銹，效果確好。該材料不含重金屬、不具毒性，與不同的樹脂相容性好，不會(huì)返粗，其成份易水解產(chǎn)生磷酸根離子，與鐵離子螯合，從而鈍化鋼鐵表面。ZAP一c不含氧化鋅，適用于水性環(huán)氧、水性醇酸樹脂體系。現(xiàn)在市場(chǎng)上還有很多新材料，足夠選用。

 

    三要補(bǔ)充使用一些防閃銹劑、緩蝕劑，輔助起到防腐的作用。如美國(guó)的FA-179，是一款含有金屬皂的有機(jī)防銹劑，性價(jià)比高，上海某公司代理國(guó)外的緩蝕劑中，A-142、A-143DA等，都是效果不錯(cuò)的產(chǎn)品。

 

    4 對(duì)目前涂料企業(yè)“油改水”的看法

 

    去年以來(lái)，國(guó)家有關(guān)部委和北京等地方，發(fā)出了對(duì)超標(biāo)voc的油漆征收消費(fèi)稅，及限制使用油漆、大力提倡環(huán)保涂料包括水性漆的一系列文件。于是有的油漆廠忙于找地搬遷，有的感到壓力加重，而想停產(chǎn)，有的看到水性漆正在流行，而想轉(zhuǎn)產(chǎn)，還有的認(rèn)為水漆還未普及，油漆照做。

 

    我認(rèn)為，客觀決定主觀，存在決定意識(shí)，要一分為二地、用發(fā)展的觀點(diǎn)看待這個(gè)問(wèn)題。溶劑型涂料和水性涂料各有優(yōu)點(diǎn)，也各有不足。油性漆的高光澤度、高抗劃傷性、高防腐性，都是目前水性漆所不及的，重防腐工程，還是以油漆為主。但油性漆的voc高，不環(huán)保，這是個(gè)致命弱點(diǎn)。社會(huì)在發(fā)展，技術(shù)在進(jìn)步，相信油性漆會(huì)改善，優(yōu)點(diǎn)照樣需要，使用還在繼續(xù)。水性漆環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)要弘揚(yáng)，不足要改進(jìn)，相信不久也能達(dá)到油漆的性能