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王瑞宏，郭曉峰，劉國旭
(河北晨陽工貿(mào)集團有限公司，河北保定072550)
摘要:通過選用水性丙烯酸樹脂與水性環(huán)氧樹脂復配，研制了一種水性金屬構(gòu)件專用涂料。采用浸涂或噴淋的方式施工，涂膜均勻，表面平整光滑、硬度好、附著力強、防腐性好、關(guān)節(jié)活動性好、無漏涂現(xiàn)象，膜厚5～15μm的涂膜耐鹽霧性可達48h。
關(guān)鍵詞:水性涂料;金屬構(gòu)件;水性丙烯酸樹脂;水性環(huán)氧樹脂;施工工藝
0 前言
目前國內(nèi)生產(chǎn)的金屬構(gòu)件所用的涂料大多為溶劑型涂料，但在國外已基本不再使用。并且用于出口歐美等國家的金屬構(gòu)件大部分采用水性涂料，而水性涂料一直被國外技術(shù)所壟斷，其涂裝方式以浸涂為主，符合環(huán)保要求，但是在使用中存在諸多問題，如耐鹽霧性較差，涂膜厚5～10μm的耐鹽霧性只有8h，浸涂工件棱角不掛漆，不適于進行噴淋涂裝，價格較高等。為了解決以上問題，河北晨陽研制成功了水性金屬構(gòu)件專用涂料[1]，不僅符合國際最新的環(huán)保法規(guī)的要求，并且該產(chǎn)品通過了歐洲環(huán)保標準SGS認證，完全適合于國內(nèi)出口金屬構(gòu)件的使用。
1 試驗部分
1.1試驗用原材料
去離子水，自制;丙二醇，國產(chǎn);分散劑，DOW;消泡劑、潤濕劑，BYK;炭黑，三菱;鐵黑，拜耳;水性改性丙烯酸樹脂，DOW;水性環(huán)氧樹脂，上海綠嘉;成膜助劑，國產(chǎn);增稠劑，寧柏迪。
1.2水性金屬構(gòu)件專用涂料的制備
表1為水性金屬構(gòu)件專用涂料基本配方。
表1 水性金屬構(gòu)件專用涂料基本配方
注:高速分散階段，研磨細度≤20μm
將去離子水、丙二醇按照配方量投入備料罐中，低速攪拌均勻后，依次加入分散劑、消泡劑和潤濕劑，混合均勻后，加入炭黑和鐵黑，高速分散形成均勻漆漿，無明顯干粉料塊。將備料罐移至臥式砂磨機處，將罐內(nèi)漆漿泵入砂磨機內(nèi)進行研磨，要求環(huán)境空氣中、地面和操作人員所穿衣物上均無明顯粉塵，以免影響研磨細度與效率。另備一只空罐接收研磨后的漆漿。將漆漿研磨至細度≤20μm。將研磨后的漆漿打入調(diào)兌罐中，開攪拌，低速混合均勻，依次緩慢加入配方量的水性丙烯酸樹脂和水性環(huán)氧樹脂、成膜助劑，攪拌均勻，然后加入消泡劑，加入適量增稠劑調(diào)整至合適黏度。
1.3產(chǎn)品主要技術(shù)指標(見表2)
表2 產(chǎn)品主要技術(shù)指標
2 結(jié)果與討論
2.1成膜物質(zhì)的選擇
水性金屬構(gòu)件專用涂料成膜物質(zhì)為水性丙烯酸樹脂與水性環(huán)氧樹脂。水性丙烯酸樹脂具有優(yōu)異的保光性、耐溶劑性，涂膜顏色持久耐候、干燥快、硬度好、對顏料的潤濕性好。但是，用于浸涂或淋涂時，由于涂膜較薄，使得涂膜的防腐性大大降低。水性改性環(huán)氧樹脂和它們的衍生物通常在鋼材上具有優(yōu)異的附著力，其制作的水性金屬涂料涂膜的耐水性、耐腐蝕性更強，同時也增強了與底材的附著力，提高了涂膜的硬度。采用水性改性丙烯酸樹脂與水性環(huán)氧樹脂復配，實現(xiàn)了兩種樹脂的優(yōu)勢互補，兩種復配的樹脂液穩(wěn)定性好，不燃、不爆、無公害、低溫儲存不變質(zhì)。
2.2消泡劑的選擇
水性涂料配方中乳化劑、潤濕分散劑、流平劑和增稠劑等助劑的存在，不僅產(chǎn)生大量泡沫，而且還能穩(wěn)定泡沫。泡沫的存在使生產(chǎn)操作困難，泡沫中的空氣不僅會阻礙顏料或填料的分散，也使設備的利用率不足而影響產(chǎn)量;裝罐時因有泡沫存在，需多次灌裝;施工中給涂膜留下的氣泡造成表面缺陷，既有損外觀，又影響涂膜的防腐性和耐候性。常用的消泡劑一般可分為有機消泡劑、聚醚型消泡劑和有機硅消泡劑[2]。其中有機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硅消泡劑兩種。經(jīng)過大量的試驗，選用乳液型聚硅氧烷消泡劑，該消泡劑主要成分為聚二甲基硅氧烷和二氧化硅。當二氧化硅粒子和二甲基聚硅氧烷混合使用時，氧化硅粒子被硅油帶到泡沫的空氣—水界面上并進入氣泡液膜，由于其疏水性，與表面活性劑發(fā)泡液滴的接觸角大于90°，從而迫使液體從固體疏水粒子表面排開，引起泡沫的局部迅速排液而導致破裂。由于這種協(xié)調(diào)作用，兩種組成物產(chǎn)生了良好的消泡效果。在生產(chǎn)過程中將消泡劑分兩次添加:在研磨前添加，消除配方本身產(chǎn)生的氣泡;在調(diào)漆階段添加，以消除研磨時產(chǎn)生的氣泡。
2.3關(guān)節(jié)松緊度問題
金屬構(gòu)件浸漆后，關(guān)節(jié)活動不靈活。經(jīng)分析，原因是涂膜硬度太高，導致關(guān)節(jié)太緊。通過調(diào)整水性丙烯酸樹脂與水性環(huán)氧樹脂的比例，使得涂膜硬度適中，關(guān)節(jié)活動變得靈活。
3 施工工藝
3.1工藝流程
預脫脂噴淋(2min、50～60℃，脫脂液應按照產(chǎn)品的使用說明配制，其脫脂效果經(jīng)試驗確認后方可使用)→脫脂噴淋(2min、50～60℃，經(jīng)脫脂處理的工件表面應無明顯的油污，確保對浸涂上漆無不良的影響)→噴淋水洗1(1min、20～30℃)→噴淋水洗2(1min、80～90℃，水洗應徹底，表面不允許有明顯的油污)→表調(diào)噴淋(1min)→磷化噴淋(3min、30～40℃，應按照磷化液的說明進行，磷化層應達到設計的厚度要求，磷化膜應均勻、致密)→噴淋水洗3(1min、20～30℃)→噴淋水洗4(1min、80～90℃)→烘干→浸水性涂料(1.5min，采用升降式浸涂，工件的上升與下降應平穩(wěn))→流平(15min)→烘干(120～140℃,15～20min)→降溫→下線。一般而言，浸漆時間一般在1.5min，槽液黏度18～25s(涂-4杯，25℃)，烘烤溫度120～140℃,15～20min。
3.2槽液的配置及維護
3.2.1配槽
對于10t槽體，初次投槽，需將原漆加入浸涂槽中，并使浸涂槽液面高于溢流槽高度，用蒸餾水作稀釋劑，一般加量占漆量的10%～20%，開動攪拌將涂料黏度調(diào)至(20±2)s(涂-4杯，25℃)，新配好的槽液要循環(huán)攪拌2h以上才能使用。
3.2.2涂料調(diào)整
在連續(xù)生產(chǎn)過程中槽液的維護十分重要，它直接影響著浸涂質(zhì)量和涂膜性能。
(1)隨著連續(xù)生產(chǎn)時間的延長，槽液的pH值可能會有所下降，這樣槽液的穩(wěn)定性就會降低，所以每天浸漆前應檢測pH值，若偏低需補加氨水，及時調(diào)整槽液的pH值在7.5～8.5。(2)根據(jù)投槽后確定的黏度控制，在不影響涂裝效果的同時黏度盡量高一些。黏度調(diào)整好后要嚴格控制。(3)工件表面應處理干凈，避免粉塵、銹跡、油污帶進槽液，影響產(chǎn)品質(zhì)量。(4)浸涂前，充分循環(huán)攪拌，使槽液處于均勻狀態(tài)，方可進行浸涂。(5)在停用期間要對槽面封嚴，并定時對槽液進行循環(huán)攪拌，防止產(chǎn)生液面結(jié)皮，影響整體效果。(6)槽液要有更新循環(huán)，每月必須保證2～3t新涂料補充。(7)適宜浸涂的環(huán)境為:溫度15～30℃，濕度30%～70%，溫度過低或過高和濕度過大時將影響涂膜的表面效果與干性。
4 結(jié)論
水性金屬構(gòu)件專用涂料施工方便、快捷，涂料穩(wěn)定性好，采用噴淋或浸涂的生產(chǎn)工藝，涂裝效率高，涂裝質(zhì)量穩(wěn)定。浸涂的涂膜均勻，表面平整光滑，硬度好，附著力強，防腐性好，棱角掛漆性好，無漏涂現(xiàn)象，膜厚5～15μm的涂膜耐鹽霧性可達48h。不含鄰苯二甲酸酯類、乙二醇醚類、鹵代烴、苯、甲苯、二甲苯、乙苯等對人體有害的物質(zhì)，不含鉛、鎘、鉻、汞等重金屬，完全適合于國內(nèi)出口金屬構(gòu)件的使用。其材料成本低，價格低于同類進口產(chǎn)品，適用范圍廣。經(jīng)過3年來在南方市場的應用，水性金屬構(gòu)件專用涂料以其優(yōu)異的性能、合理的價格已經(jīng)獲得了客戶的廣泛認可，具有極高的經(jīng)濟價值和社會價值。
