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水性轻防腐涂料解决方案

水性轻防腐涂料主要是用水来做稀释剂,不需要溶剂,是区别于油性工业漆的一种新型环保防锈防腐涂料。水性工业漆的应用范围极为广泛,桥梁、钢构、船舶、机电、钢材等可处处见到其身影。因其节能、环保,不会对人体及环境造成伤害和污染,因而深受用户欢迎,是未来涂装行业发展的方向,也是油性漆的替代产品。

水性轻防腐涂料因其成本低廉、干燥快速、性能出色而备受青睐。可以自干成膜,不需要烘烤设备,且可以制成VOC很低的涂料产品,在节能环保方面非常有优势。但是在漆膜性能方面要逊于油性涂料,尤其是未经过交联的单组份水性工业漆,在硬度、耐化性、耐腐蚀性和耐候性等等方面比油性涂料有一定差距。采用性能出色的水性丙烯酸乳液,搭配防锈缓蚀颜料和合适的助剂,能达到制成性能优良,性价比高的水性轻防腐涂料。

水性轻防腐涂料的配方设计要点

Ø  选择性能优秀的乳液作为成膜物,发挥屏蔽防护的作用。

Ø  涂膜干燥过程中容易产生闪锈,涂膜干燥后淋雨即反锈,因此需要添加防闪锈剂。

Ø  干燥缓慢,特别是高湿度下,干得更慢,需要选用快干的成膜助剂。

Ø  水的表面张力高,润湿的能力差,需要选择能降低体系表面张力的助剂。

Ø  水性体系容易产生气泡,选择合适的消泡剂很重要。

Ø  选择合适的防腐蚀颜料,以及粉料间的合理搭配。

Ø  选择合适的分散剂,保证颜料的分散和稳定,以及体系防沉的需要。

Ø  所有的分散剂、乳化剂和润湿剂,都要尽量控制用量,否则会造成耐水性变差。

  1. 成膜物的选择

乳液作为成膜物,对漆膜的防锈性能起着屏蔽的关键作用,乳液的性能至关重要。

常用的自干型水性乳液主要有

Ø  水性醇酸树脂:与催干剂配合,用于水性自干金属防锈漆、汽车底盘漆等。

Ø  水性环氧酯、水性环氧酯分散体:与催干剂配合,自干金属防锈漆等。

Ø  水性聚氨酯:自交联改性,用于通用性工业漆、木器漆等。

Ø  纯丙、苯丙乳液:自交联改性,水性自干或低温烘干工业漆、水性金属防锈漆。

水性自交联型丙烯酸乳液体系价格适中,性能也能满足C1-C3环境的防护要求,因此从性价比考虑,选择纯丙或者苯丙乳液体系作为成膜物。

  1. 防闪锈剂的选择

防闪锈的关键

  • 漆膜快干
  • 添加防闪锈助剂
  • 添加缓蚀颜料
  • 调整PH

防闪锈剂常用的是亚硝酸盐,但是亚硝酸盐毒性较大,且对漆膜干燥后的耐水、耐腐蚀有副作用。

SYNTHRO® -COR C E660 B 是特别设计成无毒的防闪锈剂。与含亚硝酸盐的同类产品相比,SYNTHRO® -COR C E660 B 具有相同的效率,但却没有毒性限制。

防闪锈的例子

 

 

 

由以上实验可以看出,在添加CE660B以及将PH调节到9.6后,闪锈情况大大改善,从满板的闪锈到基本没有闪锈,证明CE660B在防闪锈方面有突出的效果。

 

缓蚀颜料对初期抗闪锈性能的影响

实验一

  1. 润湿剂和消泡剂的选择

   由于水的表面张力较高(72.5mN/m),是一般有机溶剂的2倍多,因此水性涂料对底材的润湿能力较差,容易引起缩孔等表面缺陷,影响涂料对底材的附着力,从而导致防腐涂料的耐腐蚀性降低。

     水性体系很容易产生气泡,无论是在生产过程中还是施工过程中,这些气泡如果残留在漆膜中,会使漆膜产生空洞,水、气容易渗透进入,加快基材的腐蚀。

    通常,基材润湿剂与消泡剂需要良好的搭配,使二者完美契合,达到平衡。既不会因为润湿剂太强而稳泡,也不会因为消泡剂太强而产生缩孔,气泡和缩孔都是导致漆膜产生缺陷的重要原因。

    O-wetton 4437是一种独特的小分子氟硅润湿剂,具有很低的表面张力,强烈的基材润湿能力,能明显改善漆膜的润湿性,流平性。添加量小,效果显著。

O-breakair W S 2991是一种专为各类乳液体系设计的消泡剂,具有优异的动态消泡、抑泡效能及持久的消泡能力,可适用于苯乙烯、丁二烯、丙烯酸、聚氯乙烯及其共聚物、乙烯/醋酸乙烯和水溶性醇酸等胶乳体系。二者搭配使用有非常优秀的效果。

对照品       润湿剂 O-wetton 4437

O-wetton 4437具有很好的基材润湿能力,能明显改善漆膜厚边,缩孔,火山口等弊病。

O-breakair W S 2991具有优异的动态消泡能力,出色的抑泡性能以及持久的消泡能力。

  1. 成膜助剂的选择

水性体系常用的成膜助剂有BCS,Texanol,DPnB,DPM等。

BCS干燥快,但是成膜效率较低,需要添加量较大,低温成膜性差,毒性大。

Texanol成膜效率高,但是干燥相对较慢。

DPnB和DPM比较均衡,既有较高的成膜效率,干燥速度也相对较快,可以选择搭配使用。

从成本考虑,也可以用BCS和Texanol搭配使用。

  1. 防腐蚀颜料的选择

化学防锈颜料主要有铅系颜料、锌系颜料、铬酸盐颜料、磷酸盐颜料等,铅系颜料、铬酸盐颜料因含有对人体危害较大的铅、铬重金属,特别是铬酸盐颜料如锌铬黄属于致癌物,应禁止使用。

考虑到防腐性及环保要求,水性丙烯酸防腐底漆中主要选用磷酸锌和三聚磷酸铝作为防锈颜料。磷酸锌其防锈机理在于能在金属表面和Fe3+形成附着牢固的络合物Fe[Zn3(PO4)3]沉淀层而抑制阳极反应,同时能与涂料中的羟基、羧基络合,使颜料-漆料-底材之间形成化学结合而提高涂层的附着力和抗渗性。三聚磷酸铝为白色颜料,微溶于水,在涂层下溶解时电离出P3O105-,在阳极部位与金属离子结合成不溶的钝化膜,该膜硬度高,附着牢固。

          耐水浸泡96h                          耐盐水浸泡96h

 

W1中添加了磷酸锌和三聚磷酸铝,因此在耐水、耐盐水方面有很大改善,而W2则无添加磷酸锌和三聚磷酸铝。证明磷酸锌和三聚磷酸铝在防锈方面有出色的效果。

< >PH的稳定SYNTHRO® -STAB 25 B 是一种碱性pH 值缓冲剂,用于稳定任何水性涂料的pH 值,无论该体系采用何种树脂基料。SYNTHRO® -STAB 25 B 避免了常用碱性pH 值缓冲剂如铵盐和短链胺的挥发性。

 

在一个水性轻防腐涂料测试用不同PH调节剂和稳定剂,在40℃恒温下储存。

8 性能检测 

 

总结:使用性能优良的水性丙烯酸乳液,搭配合理的防锈颜料和优秀的水性助剂,能制成性能突出的水性工业涂料,其成本低廉、干燥快速、性能出色,可以自干成膜,不需要烘烤设备,且可以制成VOC很低的涂料产品,在节能环保方面非常有优势。可以应用于桥梁、车辆、钢材等钢铁构件的装饰与防护