水性漆在工業塗裝上的應用

遼寧久奈漆】防腐蝕塗層是防止基材腐蝕的主要方法之一,目前各防腐蝕塗層多采用溶劑型防腐塗料,該塗料最大的缺點是含有大量的溶劑,汙染環境、易燃,對人體和人類 的生存環境造成危害。另外油漆中的溶劑大部分來自石油和煤炭,這些資源均為不可再生資源,人類過度開發終將造成資源的匱乏。這些資源的浪費和汙染環境與世 界低碳經濟的發展要求相背。從國內外塗料的發展趨勢,以及技術進步的可能性分析開發環保的防腐漆是塗料業發展不可逆轉的趨勢。本文詳述了環保型的水性塗料 分類以及在工業塗裝領域的應用研究。

水性漆在工業塗裝上的應用

遼寧久奈漆 防腐漆

1法規(國家檢測標準)依據

1986 年德國制定了《大氣淨化技術綱要TA-LUFT》。1988年日本製定了《碳化氫排出抑制指導方針》。1990美國通過的CAAA《清潔空氣法修正案》要 求採取嚴格措施。1992年UNEP國際議定書通過《大氣汙染的防治VOC消減計劃》。1994年歐洲提出了《限制汽車塗裝過程中排放物溶劑控制指令》。 2005年美國啟用更為嚴格的VOC法規,工業維護塗料的VOC含量限制在350g/L,其中底漆和中塗的VOC含量限制在250g/L。我國政府也越來 越重視塗料中VOC的問題,國家質檢總局2001年12月10日發佈了《10項室內裝飾裝修材料中要害物質限量的強制性標準》。2005年國家環境保護總 局頒佈了HJ/T201―2005《環境標誌產品技術要求―水性塗料》明確規定了水性工業漆產品的VOC含量小於250g/L。2010年6月1日發佈的 強制性國家標準GB24409-2009《汽車塗料中有害物質限量》對汽車塗料中VOC含量進行了限制。


2水性漆的大致分類和特點

按成膜樹脂分目前較成熟的水性漆可分為單組份水性丙烯酸類、水性醇酸類、水性環氧酯類、水性氨基類、雙組份水性環氧類、和雙組份水性聚氨酯類等。


01水性丙烯酸類

水性丙烯酸類是水性漆中使用量最大應用面最廣的一類水性漆。該類產品以水性丙烯酸樹脂(乳液)為成膜基料,附以其他成分可以製備出非常豐富的水性丙烯酸塗料。由於水性丙烯酸樹脂(乳液)採用不同的軟硬單體,製備出不同硬度甚至彈性的乳液;採用特殊的功能單體,可以製備在多種底材上具有優異附著力或優異耐腐蝕性的乳液,等等。因而可以製成不同性能要求的水性漆。如側重於耐腐蝕性的水性防鏽型丙烯酸漆,側重於耐光老化和高裝飾性的水性丙烯酸面漆。水性丙烯酸類塗料具有助溶劑含量少、漆膜乾燥速度快、施工效率高、色彩豐富、漆膜豐滿等諸多優點。但也存在一些不足之處,比如環境溫度和溼度的變化對漆膜乾燥和性能影響較大,對底材處理要求比較嚴格,輕微的底材鏽蝕或雜質即可能造成大面積的閃鏽發生。


02水性醇酸類

傳統的醇酸樹脂漆在油漆的使用中佔有相當大的比例,將醇酸樹脂水性化,在技術上可行,從可持續發展角度也非常必要,因為生產水性醇酸樹脂所需的原材料基本不依賴於石油產品。水性醇酸樹脂乾燥速度較慢,同時其塗膜早期硬度、耐水性和耐溶劑性也較差,另外,由於水性醇酸樹脂在油類選擇和油度確定上還沒有像溶劑型醇酸樹脂那麼豐富,因此,高裝飾性、高豐滿度、色彩豔麗的水性醇酸漆,還有待深入開發。為進一步提高水溶性醇酸樹脂的性能,需要對其進行各種改性。常用的改性方法有有機硅改性和丙烯酸改性。通過改性後可以獲得良好的保色性、保光性、耐候性、耐久性、耐腐蝕性、快乾性及高硬度等,克服了常規水性醇酸樹脂塗料貯存穩定性差,乾燥速度慢,早期硬度、耐水性和耐溶劑性較差等弊病。


03水性氨基類

水性烘乾漆通常以含羥基的水性聚酯樹脂或水性丙烯酸樹脂與水性氨基樹脂或水性封閉型多異氰酸酯為交聯劑在高溫下反應固化成膜的一類塗料。該類塗料具有附著力好、耐水性、硬度高、韌性好、光澤高、外觀效果好、生產效率高等諸多優點,是汽車工業或流水塗裝作業的理想水性漆產品。但是為了滿足烘乾塗裝效果,水性烘乾漆中還是要加入一定量的助溶劑,會對VOC的控制有影響。


04水性環氧酯類

水性環氧塗料以水性環氧乳液、防鏽顏料、功能填料、水性助劑配以水性環氧固化劑組成。水性環氧樹脂以相反轉乳化法制備的水性環氧乳液在穩定性和耐腐蝕性方面較佳,分子中含有極性的羥基、醚鍵等,對多種底材形成較強的吸引力。而且環氧樹脂分子中沒有不飽和鍵,漆膜固化時收縮力小,僅為2%左右,分子中的醚鍵 使分子鏈柔軟便於旋轉,可以消除冷熱變化造成的內應力,這樣可以保證整個配套漆膜在受到外界環境破壞時,整個漆膜的良好配套性。


05雙組分水性聚氨酯類

雙組份水性聚氨酯塗料一般使用含大量羥基的水分散型多元醇制漆,配以脂肪族異氰酸酯固化劑固化成膜,因樹脂中酯鍵和脲鍵的存在,漆膜的柔韌性、機械強度、耐磨性等十分優異。高聚物分子之間可形成非環和環形氫鍵,在外力作用下,氫鍵可分離而吸收外來的能量。當外力去除後可重新形成氫鍵,如此的氫鍵裂開又形成的可重複性使漆膜具有高度的可修復性和耐光老化性。

水性漆在工業塗裝上的應用

遼寧久奈漆 防鏽漆

3水性漆應用的特點和注意事項

我們在生產、使用等各個環節應該正確把握水性漆的特點,發揮其長處避免其缺點,無論在生產還是使用,水性漆除了環保,還有易清潔、現場環境好清理、火災隱患低等優點。

最大的問題是如何保證良好的施工質量和漆膜性能。

由於水的特性較有機溶劑有較大的差別,熟知這些差異非常重要。水的表面張力比有機溶劑大的多,但是可以通過加入助劑的方法降低表面張力,對底材潤溼、表面流平方面略遜於溶劑性油漆,但應用基本影響不大。

水的汽化溫度高,會導致塗料噴塗時不易揮發、霧化時不易蒸發、蒸發時受環境溼度影響大。溶劑的揮發受溫度影響大,但可以採用不同沸點的溶劑進行調整;水的蒸發受溼度影響大,只能通過環境溼度調整。

大多數水性漆為非牛頓流體,在施工粘度上有別於溶劑性油漆,可以通過試驗確定在原漆中的加水比例,因為加水量和粘度變化並非呈線性關係。

水性漆的應用需特別控制氣泡的產生。水性塗料採用與溶劑型塗料相同的烘烤工藝,易導致漆膜中水分的殘留從容產生氣泡,因此在水性塗料中導入預熱工藝,從而防止烘烤時出現氣泡、控制因體積收縮造成的流掛以及表面流平。

4水性漆應用的市場分析

水性漆的研究方向和應用領域主要集中在四個大的領域:鋼結構行業、汽車零部件和機械設備、汽車塗裝、軌道交通塗裝等。

鋼結構行業用水性漆品種以水性丙烯酸、水性醇酸、水性環氧酯、水性無機富鋅、水性環氧類為主,其中水性丙烯酸、水性醇酸、水性環氧酯以防鏽為主,水性無機富 鋅、水性環氧漆可以達到中度耐腐蝕的要求,從產品性能和應用結果來看,總體效果不錯,性能有保障。但是也暴露出一些問題,由於施工環境差、溫溼度難控制、 室外作業和底材處理不到位等原因,漆膜易出現閃鏽、開裂、乾燥慢、防鏽性變差等問題。

基於環保、降低工人危害、降低火災隱患的要求,汽車零部件(車橋、傳動軸等)、機械設備等的塗裝越來越多的由溶劑型油漆更換成水性漆。應用的品種以水性丙烯 酸漆、水性

醇酸漆、水性環氧酯漆為主,根據不同的施工條件選用不同的產品。該類漆可以滿足汽車零部件對油漆性能的要求,某些產品的性能甚至超過了溶劑型同 類產品。但同樣在施工環境方面需要改進,以適應水性漆的特點。

汽車是油漆塗料行業的用漆大戶,用量僅次於建築塗料,汽車漆也是性能要求最高,塗裝技術要求最高的品種。水性汽車漆的應用時間較短,經過了十多年的發展,其塗膜性能與溶劑型塗料相比不相上下,但受設備投資大、作業環境要求嚴格等制約,推廣和普及還需時日。目前比較成熟的水性汽車漆配套體系為陰極電泳漆+水性 中塗漆+水性底色漆,罩光清漆還採用溶劑型產品。其中水性中塗漆為水性聚酯氨基類產品,水性底色漆以水性丙烯酸氨基類產品為主。


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