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水性涂料在塑料化工中的应用

目前,虽然塑料用涂料仍以溶剂型涂料为主,但水性涂料的市场会随着环保法规的日益严格和本身技术的逐渐完善而不断上升,高性能与低VOC 含量相结合的塑料用水性涂料具有广泛的应用前景。开发水性塑料涂料势必将会更符合时代要求,最终取代溶剂型涂料。塑料用水性涂料面临的难题是在成本可接受的前提下可以方便施工,使涂膜性能易于设计与优化。提高产品的性能,以满足不同的要求,并进一步降低VOC 排放量。因此,水性塑料涂料势必向高性能化、高功能化、低成本化方向发展。探索新的合成技术和制备改性复合水性涂料提高涂膜的综合性能; 依靠分子设计和聚合物分子裁剪技术,在水性树脂中引入特殊功能的组分,以赋予涂膜多功能性,如含氟、含硅水性涂料和防火、抗菌和导电涂料等,进一步开拓水性涂料在塑料件上的应用。

 

水性涂料在船舶工业中的应用

当前,船舶涂料的总体发展方向是: 省力、高效、低毒、安全、无公害、省工程以及通用。目前水线以上的船壳涂料以醇酸类水性涂料为主,除此以外,还有有机硅改性醇酸、氯化橡胶类、丙烯酸改性醇酸以及聚氨酯改性醇酸等等。以水性涂料当中的苯乙烯改性醇酸树脂涂料为例,其具有以下特点: 强大的粘接力、良好的耐水性以及极快的干燥速度,这些特性使得水性涂料成为了船舶工业中的首选涂料。与此同时,水性涂料防蚀防潮的性能也受到了军事工业的青睐。

 

水性涂料在汽车工业中的应用

在众多工业涂料当中,汽车涂料的用量位居榜首。在汽车工业较为发达的国家,汽车涂料的用量甚至占到了涂料总产量的20%。当前随着汽车工业的迅猛发展,汽车工业对涂料提出了新要求: 要具有良好的环保特点; 涂膜要具有一定的耐磨、耐腐蚀性; 性价比高; 具有较高的科技含量。以汽车车身为例,其对汽车涂料的耐磨性能、防水性能有较高的要求,而车体内部的涂料则要求具有环保特性,不能含有对人体有害的物质。水性涂料与溶剂涂料相比,具有良好的环保特点,以及防火灾的安全性,在汽车工业中得到了广泛应用。有数据显示,水性涂料在汽车工业中的使用量占到了汽车工业涂料总使用量的60%。

 

水性涂料在铁道车辆中的应用

随着我国社会经济的迅猛发展,铁路客运量不断增加。高性能的防护性涂料对铁路客车起到了一定的保护作用。相关资料显示,当前我国仅造新车这一项每年消耗涂料用量高达6000t。与此同时,铁路货车对涂料的需求量以及要求也不断攀升。改革开放以来,我国铁道车辆在涂料使用选择以及涂装工序上经历多次变革变化,对涂料的选择要求变得更加严格,对工艺水平的要求也逐步提升。水性涂料的出现为铁道车辆涂料的选择增加了多样性。以曹立安等人研制的水溶性厚浆醇酸树脂漆为例,该水性涂料得到了广泛认可。当前已先后通过铁道部的车辆研究等部门认可。国家涂料质量监督检测测试中心对该水性涂料进行了测试,认为其显示出了良好的物理性能、具有优异的耐腐蚀性,同时与溶剂涂料相比更加环保。以高特内部的涂层为例,里面使用的涂料均为水性涂料,其中以树脂类的水性涂料为主。

 

水性涂料优缺点

优点:根据2014 年相关数据的统计,世界工业涂料的产量已经达到了1500 万t。在工业涂料当中,溶剂型涂料所占比例为75%。若利用水性涂料对溶剂型漆实现代替成功,以50%的代替率计算,每年VOC 的排放量将减少240 万t,有效的减少了资源浪费,可以节约人民币150 亿元。除了在环保以及经济上的巨大优势,水性涂料由于主要成分是水,在在根本上解决了运输、施工以及生产过程中发生火灾或是爆炸的危险。

缺点:水性涂料具有一定的缺点。水性涂料在一定程度上会对涂装设备产生腐蚀作用,使用水性涂料的涂装设备需要经过额外的处理,即采用不锈钢材料或是防腐蚀衬里,在一定程度上增加了设备造价。与此同时,水性涂料由于腐蚀性的原因,其输送管道需要进行特殊处理,以防金属被腐蚀,即使用不锈钢管。

 

水性涂料的特性

1.具有较强的表面张力:水性涂料中最主要的成分是水,这一特点使得水性涂料在表面张力上远远强于溶剂涂料。有相关数据显示,在相同条件下,水的表面张力能够达到大概在70mN/m,而有机溶剂的表面张力仅为水性涂料的30%。较强的表面张力是水性涂料最为显著的特性之一。

2.具有较高的汽化温度:相关测试表明水性涂料中水所占的比例达到了70%,水在汽化温度上较高使得水性涂料在喷涂使用的时候不易挥发。与此同时,水性涂料在进行雾化处理时不会像溶剂涂料那样易挥发。总而言之,较高的气化温度使水性涂料受到了市场的青睐。

3.具有一定的触变性:除了较强的表面张力、较高的汽化温度意外,水性涂料还具有一定的触变性。水性材料触变性指的是由于外力作用,水性涂料自身黏度发生变化,例如对水性材料进行搅拌时,水性涂料的黏度降低。

 

水性钢结构防腐涂料施工过程中产生闪锈的原因和条件

水性防腐涂料施工过程中闪锈产生的原因似乎没有定论。有这样一段说法:“水性涂料的闪锈问题是指新施工的水性涂料在干燥过程中出现的锈斑现象,这一现象主要出现在被腐蚀的界面或新近活化的钢铁表面。闪锈的产生可能与铁化合物的溶解和沉淀有关,闪锈的严重程度取决于涂料体系,涂料如聚醋酸乙烯乳胶在低PH时,低温和高湿度的情况下,延长了水和基材的接触时间,易出现闪锈。”

当然还有其它不同的说法:“水性漆的成膜有个过程,任何一块金属都不是绝对纯净与绝对平滑的,由此会产生出一个个的不同电位的小块,不同电位小块之间就会有电流产生,金属氧化由此发生而形成锈斑,即闪锈”。从这些不同的说法可以看出,闪锈的产生是一个电化学过程。

由于水性涂料本身是导体,对存在电位差的不同区域间形成电荷迁移通道,这样腐蚀就在水性涂料成膜过程的短时间内发生,形成了闪锈。很明显,湿漆膜保持的时间越长,闪锈现象就越严重,这样就可以解释低温高湿情况下闪锈现象更为严重的原因。

事实上,由于闪锈是一种电化学现象,因此排在氢元素前面的活泼金属,使用水性涂料施工时都将遇到这一问题。我们在对钢材、铸铁、铝及铝合金、镀锌板等底材的涂装试验中发现,易于出现闪锈的情况大致是:铸铁、铝、碳钢、镀度锌板(打磨)、马口铁(打磨)、铁板或铁丝、铝合金。

在多方面的实验和同行反映的情况来看,铸铁不仅是最容易出现闪锈的底材,同时也是最难以解决闪锈问题的底材之一。造成这种情况的原因,可以从金属的活泼情况和材质的纯度两方面来解释:铸铁所含的杂质多且成分复杂,极易形成不同电位的小区,因而在水性漆施工过程中更容易出现闪锈的情况。但限于笔者水平和实验条件的限制,上述的排序需要更深入的实验和论证。

电化学现象是闪锈产生的根本原因,然而水性涂料的施工过程中,闪锈产生的条件却非常复杂。除开上面所讨论的底材区别,涂料的PH值、施工环境的温湿度、风速、漆膜厚度等等,对闪锈现象均有影响。

表面起泡

表面起泡:

涂料表面结皮,粗糙,起皮

原因:涂料施工过厚(尤其是醇酯与油性涂料)。施工时气候异常热或特别冷而潮湿造成面漆干燥比其他层干得过快。未固化的漆膜处于高湿环境。在未固化或未干透的涂料表面刷漆。在受污染表面(如:蜡,脏物处)刷漆。

解决方法:铲掉或打磨表面去除起皱的涂料。如果用底漆,则应让其干透后,才可施工面漆。重涂时避免高温,尤其在室内涂装特别注意。

表面冷凝

表面冷凝:乳胶漆表面有水溶性物质凝固

非常典型的是在天花板的表面,特别是那些高潮湿的房间(如:淋浴房,厨房)有可能表现为棕色的斑点与小块,有时也会是有光泽或皂化或粘液状的小点或斑点。

原因:所有乳胶漆如果涂刷在经常会潮湿表面(浴室)尤其是天花板表面,都会表现出上述倾向。

解决方法:在出现异常的表面,用肥皂水冲洗干净。如果不清洗干净,这种现象也可能会重复出现。当涂料在浴室涂刷后,应让漆膜彻底干燥后,才能使用淋浴。

辊筒刷痕

辊筒刷痕:辊筒辊后,漆膜表面有不规则的凹凸花纹

原因:辊筒毛长选择不当。使用低质涂料。使用低质辊筒。辊筒使用技巧不佳。

解决方法:选择适当长短的辊筒,不要使用毛过长的辊筒。使用优质的辊筒来保证适当的膜厚与均匀度。高质量的涂料有较高固含量和流干性,施工起来容易平整。如果辊筒有水,则应甩掉过多的水分。不要让涂料堆积在辊筒末端。从靠天花板的边缘开始向下刷涂涂料。刷涂时按“M”或“W”形状进行,开始时,使用向上方向的辊涂,以减少飞溅,每次带漆后,不要离开墙面,做“M”或“W”形状以获得均匀、平行的漆膜。

耐沾污性差

耐沾污性差:漆膜的污物与灰尘不宜清除

原因:使用了劣质的涂料。未使用底漆就刷了涂料。

解决方法:使用优质的丙烯酸乳胶漆。其含有较多的乳液,可防止污物渗透到漆膜中而容易清洗。新墙表面涂刷底漆厚一点,以便于表面污水渍容易洗掉。

颜色偏差

颜色偏差:颜色不够均一

通常是用辊筒涂刷的与刷子刷出的颜色不一致。刷子刷出来的颜色偏深,就象照片的边框,同样喷涂而来的颜色也是比辊筒与刷子来得深,这样色差多发生低光泽产品中。

原因:通常是遮盖力的问题,涂刷时涂膜较厚,遮盖力较好。将色浆加入在不能调色用的白浆中或使用不适合韵色浆或用量不对。

解决方法:应确保刷子与辊筒的涂刷速度一致。不要把整个房间分割成刷涂与辊涂。涂料配色时,应保证使用适合的色浆。工厂用色浆或零售店的色浆加入白浆后,必须充分搅拌均匀。

霉斑

霉斑:霉斑是在漆膜或接缝处形成黑色

有灰色或褐色斑点

原因:温暖,潮气,潮湿环境(浴室,厨房,洗衣房)。使用醇酯或油性涂料,或低档涂料。原木未得到较好的干燥。霉斑未得到清除,即涂漆。

解决方法:在有霉斑处滴几滴漂白消毒剂,假如能漂白,说明是霉斑。用家用消毒漂白剂(1份漂白剂,3份水)擦去霉斑(注意要戴橡胶手套利防护),彻底清洗。为避免再次发霉,选用高质量的乳胶漆,这样的乳胶漆相对低质产品加有更多的防霉剂,可阻止霉斑长在潮湿的地方;应考虑安装排风扇,增加空气流动。

起泡/缩孔

起泡/缩孔:产生泡沫后形成小的圆形凹陷(缩孔)

多发生在涂料施工与干燥中,气泡破裂而在漆膜上体现。

原因:涂料包装桶过度振动。采用两种不同品质的涂料或涂料时间过长。滚涂过快。滚涂的毛过长。涂料被反复辊涂或来回刷漆,在多孔表面辊涂有光或无光涂料。

解决方法:在涂刷过程中,任何涂料都有起泡的趋向,当然,优质的涂料配方调整合理,在泡消掉时,涂料仍然是湿的,保证了良好的流动;避免过度的反复辊涂或刷涂;使用短毛辊筒,在多孔表面应先使用底漆;有问题在重涂时应打磨。

漆膜泛黄

漆膜泛黄

原因:聚氨酯组分中的TDI挥发,与未干涂层中水或空气中水汽反应生成黄色物质,涂膜表面吸附。

解决方法:聚氨酯漆完全干燥后,泛黄墙面再涂一遍面漆即可掩盖;注意控制施工步骤,先涂装家具,地板,完全干燥后再涂墙面;或墙面涂层完全干燥,施工聚氨酯漆并保证通风良好;气候干燥:选用立邦配套体系的油性涂料不会影响乳胶漆。

遮盖力差:涂刷多道,仍可见基底的颜色

遮盖力差:涂刷多道,仍可见基底的颜色

或整体颜色不均匀。干膜无法提供遮盖底材的能力。

原因:鲜红、鲜黄本身遮盖力差;底、面涂颜色反差明显;油漆被过度稀释,漆膜太薄;基底为凹凸面,通常凸面漆膜过薄;使用低质量涂料;使用低质量的工具或辊筒;使用了错误着色的色浆与颜色;流干性不好;使用的涂料颜色比底材要淡,或是有机颜料的遮盖力差,漆膜的涂布率(涂刷遍数)远大于理论值。

解决方法:使用与面漆颜色相类似但稍浅的中层漆或底漆;控制稀释比例,保证稀释度小于5%;滚筒施工效果较好;对某些颜色或基底应适当增加面漆层数;假如底材的确是明显的深或是墙纸,应在涂面漆之前先用底漆;使用具有高遮盖力与良好的流动性的优质涂料,使用优质工具及推荐的辊筒,如果是辊涂,应按制造商涂刷指南施工;假如需调色,使用正确色浆,如果必须使用遮盖力差的有机色浆,应先用底漆。

附着力不佳、片状剥离

附着力不佳、片状剥离

涂料施工后,涂膜经破坏后可成片剥离,或局部出现剥落。

原因:基底不干净,有油脂、脱模剂等存在;基底水分含量过高,或有盐碱析出;基底严重粉化或打磨后未除尘;选用的底漆与基底不相适应。

解决方法:铲除所有受影响而失去附着力之漆膜,清洁墙面,待干透:若基底严重粉化,则应用合适的渗透性底漆对其进行封固;遵循施工规范,做好基底防水层,保证基底条件符合施工要求;使用合适的底漆。

 

泛碱:涂膜表面出现盐碱析出

泛碱:涂膜表面出现盐碱析出

在表面形成白色流挂或破坏漆膜附着力。

原因:基底水分、碱分或盐分含量过高,水汽将盐碱带出并在涂膜底层或表面析出;土建