涂料技术
研究水性集装箱外面漆的制备及性能
以水性丙烯酸和聚氨酯树脂作为成膜物质,制备出一种有较高耐老化和耐腐蚀性能的集装箱外用面漆。对影响面漆耐蚀性能的一些因素进行了研究,如树脂和颜料类型,消泡剂种类,分散剂种类及用量,以及纳米浆料添加量等。结果表明,当苯丙乳液与聚氨酯乳液以1∶2的质量比复配作基料,选用浓缩型分子级消泡剂E,嵌段共聚物分散剂D用量为0.6%,纳米TiO2浆料添加量为0.5%,颜料体积浓度(PVC)为30%时,获得了综合性能良好的水性集装箱外面漆。
1前言
集装箱不仅要求有良好的防腐蚀作用,而且要求有不同一般的表面状态,以体现箱主的企业形象和实力。集装箱经常在海上使用,长期经受海洋性气候的侵蚀,故要求外面漆必须能够经受高盐分的潮湿环境,并且具有卓越的耐候性。而集装箱的使用特点──可以门对门地装卸货物,注定其内、外面会经常受到较为强烈的货物碰撞和损伤。因而对其外面漆要求耐冲撞,并且当面漆被损坏后还可以保证一段时间对钢材的保护。另外,集装箱生产的产量要求很高,只能在流水线上才能完成,因而使用的涂料必须适应流水线的生产要求,而且,外面漆喷完干燥以后,需表面平整,无针眼、流挂等现象。
本文讨论的水性集装箱外面漆以丙烯酸和聚氨酯为主要成膜物质。因为用于防腐涂料的水性丙烯酸共聚物[1]通常具有高密度,柔韧性、抗腐蚀性和抗紫外线辐射性能好等特点。而在水性丙烯酸基础上加入一定量的聚氨酯,可以改善体系的耐水性和硬度,同时成本也可以控制在较低点。
2实验
2.1实验原料
水性丙烯酸乳液、聚氨酯乳液和苯丙乳液,国产;成膜剂,壳牌;颜填料,国产;润湿分散剂,巴斯夫;消泡剂,布莱克本;防闪锈剂,美国瑞宝公司;流变助剂,EFKA公司;增稠剂,德国BYK公司。
2.2仪器和设备
QCJ型漆膜冲击器、QTX型漆膜柔韧性测定器、QFH型漆膜划格器和铅笔硬度实验仪,上海现代环境工程技术有限公司;盐雾箱,东莞众志检测设备有限公司;U400/80-220型立式高速分散机,广州红运机械厂;100倍放大镜,国产。
2.3涂料基本配方
涂料基本配方如下:
水性树脂 40%~60%
增稠剂 0.2%~0.5%
颜填料 30%~50%
润湿分散剂 0.5%~2%
防闪锈剂 0.1%~0.5%
流变剂 0.1%~0.3%
助溶剂 3%~6%
消泡剂 0.1%~0.4%
防沉剂 0.1%~0.3%
水 余量
2.4涂料制备
在清洁水中加入一定量的润湿剂、分散剂、消泡剂、防沉剂和防闪锈剂,搅拌几分钟,然后依次加入颜填料,高速分散20min,检测细度小于50μm,慢速加入乳液和其他助溶剂,用增稠剂调节黏度至合适范围即可。
2.5性能测试及表征
把制得的涂料按照GB/T1727–1992《漆膜一般制备法》制膜,常温干燥7d后,按照相应国标测试各项指标,具体见表1。


表2 不同水性乳胶对涂层性能的影响

表3 苯丙乳液1 和聚氨酯乳液不同配比对涂层性能的影响
1前言
集装箱不仅要求有良好的防腐蚀作用,而且要求有不同一般的表面状态,以体现箱主的企业形象和实力。集装箱经常在海上使用,长期经受海洋性气候的侵蚀,故要求外面漆必须能够经受高盐分的潮湿环境,并且具有卓越的耐候性。而集装箱的使用特点──可以门对门地装卸货物,注定其内、外面会经常受到较为强烈的货物碰撞和损伤。因而对其外面漆要求耐冲撞,并且当面漆被损坏后还可以保证一段时间对钢材的保护。另外,集装箱生产的产量要求很高,只能在流水线上才能完成,因而使用的涂料必须适应流水线的生产要求,而且,外面漆喷完干燥以后,需表面平整,无针眼、流挂等现象。
本文讨论的水性集装箱外面漆以丙烯酸和聚氨酯为主要成膜物质。因为用于防腐涂料的水性丙烯酸共聚物[1]通常具有高密度,柔韧性、抗腐蚀性和抗紫外线辐射性能好等特点。而在水性丙烯酸基础上加入一定量的聚氨酯,可以改善体系的耐水性和硬度,同时成本也可以控制在较低点。
2实验
2.1实验原料
水性丙烯酸乳液、聚氨酯乳液和苯丙乳液,国产;成膜剂,壳牌;颜填料,国产;润湿分散剂,巴斯夫;消泡剂,布莱克本;防闪锈剂,美国瑞宝公司;流变助剂,EFKA公司;增稠剂,德国BYK公司。
2.2仪器和设备
QCJ型漆膜冲击器、QTX型漆膜柔韧性测定器、QFH型漆膜划格器和铅笔硬度实验仪,上海现代环境工程技术有限公司;盐雾箱,东莞众志检测设备有限公司;U400/80-220型立式高速分散机,广州红运机械厂;100倍放大镜,国产。
2.3涂料基本配方
涂料基本配方如下:
水性树脂 40%~60%
增稠剂 0.2%~0.5%
颜填料 30%~50%
润湿分散剂 0.5%~2%
防闪锈剂 0.1%~0.5%
流变剂 0.1%~0.3%
助溶剂 3%~6%
消泡剂 0.1%~0.4%
防沉剂 0.1%~0.3%
水 余量
2.4涂料制备
在清洁水中加入一定量的润湿剂、分散剂、消泡剂、防沉剂和防闪锈剂,搅拌几分钟,然后依次加入颜填料,高速分散20min,检测细度小于50μm,慢速加入乳液和其他助溶剂,用增稠剂调节黏度至合适范围即可。
2.5性能测试及表征
把制得的涂料按照GB/T1727–1992《漆膜一般制备法》制膜,常温干燥7d后,按照相应国标测试各项指标,具体见表1。

3结果与讨论
3.1基料的选择
在面漆配方中,基体树脂的功能在于黏结颜料,同时可与底涂层结合成封闭牢固的整体,防止漆膜脱落,并且阻挡腐蚀介质的侵蚀,其对产品的防腐蚀性能起着重要作用。由于外面漆长期处于高盐分的潮湿环境,必须具有卓越的耐候性,因此,选择合适的树脂对涂层的防腐蚀性能非常重要。所以成膜物质除具有良好的成膜性、附着力、耐久性等优点之外,其作为黏结防腐蚀颜填料的载体,还应对防腐蚀颜填料及助剂具有一定的亲和性和润湿性。
本实验选用市售的防锈丙烯酸乳液和聚氨酯乳液,根据基本配方,按相同用量制成涂料,其性能测试结果如表2所示。从表2中可以看出,不同乳液制得的漆膜附着力、柔韧性和正冲击性均无多大差别,但硅丙乳液和聚氨酯乳液因硬度较高,有一定脆性,其反冲击性能较弱;苯丙乳液和纯丙乳液耐水性较硅丙乳液和聚氨酯乳液差。这是因为乳液合成时,苯丙乳液和纯丙乳液均加入较多的乳化剂,导致耐水性降低。在耐盐水性方面,苯丙乳液显出较高的性能,这是因为苯乙烯对体系防腐性有一定贡献;而硅丙乳液的耐盐水性较差,可能是因为其乳液粒径较大,不能形成致密的漆膜所致。聚氨酯乳液在综合性能方面最好,但是为了改善其耐盐水性,实验采用苯丙乳液1与其复配。
3.1基料的选择
在面漆配方中,基体树脂的功能在于黏结颜料,同时可与底涂层结合成封闭牢固的整体,防止漆膜脱落,并且阻挡腐蚀介质的侵蚀,其对产品的防腐蚀性能起着重要作用。由于外面漆长期处于高盐分的潮湿环境,必须具有卓越的耐候性,因此,选择合适的树脂对涂层的防腐蚀性能非常重要。所以成膜物质除具有良好的成膜性、附着力、耐久性等优点之外,其作为黏结防腐蚀颜填料的载体,还应对防腐蚀颜填料及助剂具有一定的亲和性和润湿性。
本实验选用市售的防锈丙烯酸乳液和聚氨酯乳液,根据基本配方,按相同用量制成涂料,其性能测试结果如表2所示。从表2中可以看出,不同乳液制得的漆膜附着力、柔韧性和正冲击性均无多大差别,但硅丙乳液和聚氨酯乳液因硬度较高,有一定脆性,其反冲击性能较弱;苯丙乳液和纯丙乳液耐水性较硅丙乳液和聚氨酯乳液差。这是因为乳液合成时,苯丙乳液和纯丙乳液均加入较多的乳化剂,导致耐水性降低。在耐盐水性方面,苯丙乳液显出较高的性能,这是因为苯乙烯对体系防腐性有一定贡献;而硅丙乳液的耐盐水性较差,可能是因为其乳液粒径较大,不能形成致密的漆膜所致。聚氨酯乳液在综合性能方面最好,但是为了改善其耐盐水性,实验采用苯丙乳液1与其复配。

表2 不同水性乳胶对涂层性能的影响
对不同配比的苯丙乳液1和聚氨酯乳液复配所得涂层的性能进行了研究,结果如表3所示。从表3看出,苯丙乳液1与聚氨酯乳液在以1∶2的质量比加入体系时,涂膜的综合性能最好。因此,水性外面漆基料采用苯丙乳液1和聚氨酯乳液按1∶2的比例复配而成。

表3 苯丙乳液1 和聚氨酯乳液不同配比对涂层性能的影响
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