涂装大学堂水性涂料的配方设计与助剂应用
前言
:中国要从涂料大国向涂料强国转化,既要提高产品质量加强品牌意思,还要向环保、节能减碳方向发展。涂料水性化是环保节能减碳的主要措施。水性涂料的配方设计与溶剂型涂料有许多不同之处,在配方设计的思考要有别于溶剂型涂料。
一、水性涂料与溶剂型涂料的区别
(1)、溶剂不同:水性涂料以水为溶剂。溶剂型涂料以有机溶剂为溶剂。它们的最大区别是表面张力不同,纯水是72.5mN/m。有机溶剂因种类不同,表面张力亦不同(大致在18-35mN/m)。因此,造成了水性涂料与溶剂型涂料在制造和应用方面的许多不同点。
(2)、溶剂不同树脂结构也不同。以水为溶剂,性树脂必须具有亲水性,市场供应的水性树脂,有水溶、水分散和水稀释(乳化物)的三大类。按品种分有丙烯酸、丙烯酸改性聚氨酯、水性聚氨酯(PUD)、双组份PUD、水性UV、水性环氧、水性聚酯、水性氨基烘漆等。前五类多用于木器漆,后几类多用于工业漆。它们的共同特点,都具有亲水性。溶觧在水中或分散在水中或稀释乳化在水中。溶剂型涂料的树脂是有机溶剂的溶液。是依据溶解参数和氢键力分别以分子状态溶解在与其相同或相近的有机溶剂中。
(3)、润湿铺展性不同,水因表面张力髙在一般基材上的润湿铺展性都不好,有机溶剂润湿铺展性良好,但亦不完全相同。涂料能否在基材上铺展,可用展布系数(S)表示:S = rSG-rLs-rLG。只有S是正值時铺展润湿才能发生。其中关键是rLs,要降低rLs,就必须使用基材润湿剂,否则涂料就不会有良好的铺展润湿性。
(4)、流动与流平效果不同,涂料的流动和流平是取决于涂料的表面张力和其对基材的铺展润湿能力。水表面张力髙流平性好,但若基材润湿能力差,涂膜极易出现聚缩不展布性现象,因而总体表现流平性不良。有机溶剂表面张力低流平性略差,但其对基材润湿能力強,涂膜铺展性较好,因此总体表现为流平性良好。
(5)、表面状态不同,水性涂料表面张力高,极易出现表面状态缺陷,但控制难度不大,溶剂型涂料因表面张力低,不易出现表面缺陷,但表面状态控制比水性涂料难。
(6)、动态表面张力平衡能力不同,水性涂料的动态表面张力容易出现失衡,溶剂型涂料却很少出现动态表面張力问题。这是因为溶剂的表面张力低,使用表面活性剂的量和种类要比水性涂料少。所以在运动状态下表面活性剂重排失衡的几率就相当少。
( 7)、起泡和消泡的难易程度不同,水性涂料易起泡,溶剂型涂料相对较好。泡沫消除都是有难有易,尤其高粘度小微泡特别难除。总体来看水性的泡沫比溶剂型较易消除。但有些水性烘漆的暗泡,与双组份溶剂型PU涂料因含水产生的泡沫一样难于消除。
( 8)、颜料分散及贮存的稳定性不同,在水性体系中颜料润湿困难,水性体系一般粘度比较低易产生沉淀,多数依靠增稠防沉降。溶剂体系颜料润湿性优于水性体系,贮存稳定性也好于水性体系,颜料的润湿效率可参考下式
W = k ·rcosθ·r3/ηι
杨氏定理: rsG = rsL + rLGcosθ。颜料润湿效率用杨氏定理表示:rsG–rsL = rcosθ。实际前面的公式是颜料在涂料中分散時对杨氏定理的一个修正式。
(9)、涂料涂装条件不同,溶剂型涂料的涂装设备,完全可以用于水性涂料的涂装。
但却有许多不同之处。特别明显的就是温湿度,溶剂型涂料施涂温度比....
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