水性丙烯酸防護(hù)浸漆的制備與研究

摘要:通過選擇性能優(yōu)異的水性丙烯酸乳液、防銹顏料，再配以各種助劑，研制出一種水性丙烯酸防護(hù)涂料，該水性涂料采用浸涂方式施工，槽液穩(wěn)定性好，物理化學(xué)性能優(yōu)異，應(yīng)用前景廣闊。

關(guān)鍵詞:水性涂料；丙烯酸乳液；浸涂；防護(hù)浸漆

0·前言

浸涂法是用懸掛的吊鉤將工件浸沒在盛涂料的槽中，停留30s，將漫過涂料的工件取出，讓多余的涂料自行滴落到涂料槽中的涂裝方法。浸涂法省工省料、生產(chǎn)效率高、涂裝設(shè)備與操作簡(jiǎn)單、可采取機(jī)械化或自動(dòng)化進(jìn)行連續(xù)生產(chǎn)，最適宜于單一品種的大批量生產(chǎn)，主要適用于五金零件、鋼質(zhì)管架以及結(jié)構(gòu)復(fù)雜的器材或電氣絕緣材料等的涂裝。根據(jù)工件油污、銹蝕程度，涂裝前處理分為不同的工藝流程。完全無銹工件：預(yù)脫脂—脫脂—水清洗—表調(diào)—磷化—水清洗—烘干；一般油污、銹蝕、氧化皮混合工件：脫脂除銹“二合一”—水清洗—中和—表調(diào)—磷化—水清洗—烘干；重油污、銹蝕、氧化皮類工件：預(yù)脫脂—水清洗—脫脂除銹“二合一”—水清洗—中和—表調(diào)—磷化—水清洗—烘干。水性浸漆主要用于涂裝到工程履帶、沙發(fā)伸縮件、輪轂、車架、腳手架等，其涂裝方式以浸涂為主，涂料穩(wěn)定性要求高，浸涂后，涂膜一般為15～25μm，防腐性能要求較高。該涂料在環(huán)保性上也有較嚴(yán)格的要求，要求不含鄰苯二甲酸酯類、乙二醇醚類、鹵代烴、苯、甲苯、二甲苯、乙苯等對(duì)人體有害的物質(zhì)，不含有毒重金屬鉛、鎘、鉻、汞�，F(xiàn)在市面上的浸漆防腐性、耐水性較差，一般耐鹽霧性只有24h，槽液穩(wěn)定性差，不適于進(jìn)行浸涂。

1·試驗(yàn)部分

1.1 主要原材料

水性丙烯酸乳液、防銹顏料、基材潤(rùn)濕劑、潤(rùn)濕分散劑、消泡劑、多功能助劑、炭黑，進(jìn)口；鐵黑、防閃銹劑、增稠劑，國(guó)產(chǎn)。

1.2 試驗(yàn)儀器

TO6001電子天平，天津天平儀器有限公司；JJ-1增力電動(dòng)攪拌器、QSM-Ⅱ型砂磨機(jī)、QHQ型涂膜鉛筆硬度劃痕硬度儀、QTX型漆膜彈性試驗(yàn)器、QFZ-Ⅱ型漆膜附著力試驗(yàn)機(jī)，天津材料試驗(yàn)機(jī)廠；YWX/Q-150型鹽霧試驗(yàn)箱，無錫蘇南試驗(yàn)設(shè)備有限公司。

1.3 水性丙烯酸防護(hù)浸漆的制備

水性丙烯酸防護(hù)浸漆的基本配方見表1。

    水性丙烯酸防護(hù)浸漆的制備：先將原料1加入容器中，將高速分散機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)至300r/min，在攪拌下依次加入2～7原料，將高速分散機(jī)轉(zhuǎn)速提高至500r/min，攪拌30min，混合均勻無大塊，用砂磨機(jī)對(duì)原料1～7混合物進(jìn)行研磨至細(xì)度≤30μm，制成顏料漿。攪拌下將8～12原料進(jìn)行混合，制備成清漆再加入制好的顏料漿中，攪拌均勻，用13調(diào)節(jié)黏度至45～55s(涂4杯，25℃)，最后過濾包裝。投槽后，用清水兌稀，浸涂黏度控制在23～26s(涂4杯，25℃)。

    1.4 性能測(cè)試[1]

    上述涂料按規(guī)定制板后，并與市面上的浸漆同時(shí)測(cè)試性能，結(jié)果見表2。

    圖1為水性丙烯酸防護(hù)浸漆在沙發(fā)伸縮件上耐鹽霧性測(cè)試結(jié)果。

    圖1由左至右依次為市面上的水性浸漆48h、本試驗(yàn)制備浸漆48h、96h后的耐鹽霧結(jié)果。由圖1比較可知，本試驗(yàn)制備的水性丙烯酸防護(hù)浸漆耐鹽霧性能優(yōu)異。表3為兩種浸漆槽液穩(wěn)定性的測(cè)試結(jié)果。

由表2、表3和圖1可知，本試驗(yàn)制備的水性丙烯酸防護(hù)浸漆耐水性、耐鹽霧性和貯存穩(wěn)定性優(yōu)異，超過了市場(chǎng)上水性浸漆的性能，并通過用戶反饋，完全達(dá)到了客戶要求。

2·結(jié)果與討論

2.1 成膜物的選擇

槽液穩(wěn)定性是浸涂漆首要考慮的問題，所以在做成膜物的選擇時(shí)，進(jìn)行了詳細(xì)的理論和試驗(yàn)分析：水性醇酸樹脂涂料由于醇酸樹脂在堿性條件下易降解，導(dǎo)致失干、貯存期短等問題，不適合做浸漆；水性丙烯酸氨基涂料需要120℃以上的高溫烘烤，應(yīng)用受到限制；而水性丙烯酸乳液貯存穩(wěn)定性好，保質(zhì)期長(zhǎng)，適用面廣，可以自干也可以烘烤，并且通過大量試驗(yàn)，從清漆到色漆對(duì)丙烯酸乳液進(jìn)行了系統(tǒng)的篩選，最終確定了該體系的成膜物質(zhì)。

2.2 防銹顏料的選擇

傳統(tǒng)防銹顏料絕大部分含鉛和鉻，鉛鉻等重金屬化合物對(duì)人體、環(huán)境造成了嚴(yán)重污染，因此，世界各國(guó)相繼推出法規(guī)淘汰或全面禁止使用這些含鉛或鉻的防銹顏料。然而，磷酸鋅的防腐性遠(yuǎn)低于鉻酸鋅或鉛丹，特別在水性涂料中，即使超量加入性能也很難達(dá)到要求，而且也無法避免閃銹現(xiàn)象的出現(xiàn)。三聚磷酸鋁雖然具有良好的防銹作用，但在水性涂料中貯存穩(wěn)定性差。本試驗(yàn)選擇磷鉬酸鹽防銹顏料，磷鉬酸鹽化合物本身微溶于水，而磷鉬酸鹽離子在水性體系中具有抗腐蝕性，當(dāng)含有磷鉬酸鹽的涂膜浸于水中或接觸水時(shí)，少量的磷鉬酸鹽離子便游離于涂膜中，這些離子與金屬底材表面反應(yīng)形成氧化層，從而防止底材的腐蝕。磷鉬酸鹽顏料是通過磷酸鹽和鉬酸鹽之間的協(xié)同反應(yīng)而抑制腐蝕的，該防銹顏料用于水性涂料中穩(wěn)定性好，具有優(yōu)異的防腐性能，而且無需使用多種防銹顏料。

2.3 助劑的選擇

2.3.1 潤(rùn)濕分散劑

涂料中要加入大量顏料，由于顏料顆粒微細(xì)，比表面積大，在涂料中分散后表面能高，容易產(chǎn)生絮凝，潤(rùn)濕劑的主要作用是降低顏料的表面張力，促進(jìn)成膜物質(zhì)有效地將顏料孔隙中的空氣置換出來并有效地包覆顏料，使顏料粒子互不接觸。潤(rùn)濕分散劑兼具潤(rùn)濕和分散的雙重功能。它的加入可防止顏料絮凝因而使涂料和顏料漿的色相和著色力穩(wěn)定化，并增加了體系的貯存穩(wěn)定性。本試驗(yàn)選擇了進(jìn)口的改性聚丙烯酸酯聚合物，該聚合物對(duì)無機(jī)顏料、有機(jī)顏料和炭黑都有優(yōu)異的穩(wěn)定性。它的有效立體位阻效應(yīng)，使它對(duì)所有類型的顏料都有極佳的穩(wěn)定能力，并且不會(huì)降低涂膜的耐水性。

2.3.2 消泡劑

常用的消泡劑一般可分為有機(jī)消泡劑、聚醚型消泡劑和有機(jī)硅消泡劑。其中有機(jī)硅消泡劑主要包括乳液型聚硅氧烷消泡劑和聚醚改性有機(jī)硅消泡劑兩種。

本試驗(yàn)將消泡劑分前后兩步加入體系中，前期礦物油類消泡劑和脫泡劑混合使用，既可以消除因乳化劑、潤(rùn)濕分散劑等助劑的存在而產(chǎn)生的泡沫，而且還可以防止涂料中微泡及針孔的產(chǎn)生。另外浸涂的施工方式對(duì)消泡劑的要求更加苛刻，工件浸入和拉出的過程中會(huì)產(chǎn)生大量氣泡，這就要求消泡劑的破泡能力要強(qiáng)，所以在后期的調(diào)漆階段選用乳液型聚硅氧烷消泡劑，此類消泡劑易分散，加量合適不會(huì)產(chǎn)生表面缺陷且破泡能力強(qiáng)，采用此種消泡方式浸涂出的工件涂膜平整光滑，無缺陷。

3·結(jié)語

水性丙烯酸防護(hù)浸漆槽液穩(wěn)定性好，各項(xiàng)物理化學(xué)性能優(yōu)異，與底材附著力優(yōu)異，無環(huán)境污染，適用于工業(yè)設(shè)備、機(jī)械制造、五金交電等行業(yè)的金屬浸涂涂裝，涂裝方便，已經(jīng)批量生產(chǎn)并得到了客戶認(rèn)可，應(yīng)用前景廣闊。