0 引言
隨著社會環(huán)保安全意識的不斷增強，用于限制VOC 排放量的法律法規(guī)相繼出臺，傳統(tǒng)溶劑型涂料正受到越來越大的挑戰(zhàn)，涂料的水性化發(fā)展要求愈發(fā)迫切。在水性涂料研究不斷推進的同時，催干劑在水性涂料中的應(yīng)用逐漸成為新的研究重點。水性涂料市場前景廣闊,但大量水不利于涂料樹脂的干性。在自由基反應(yīng)中，水起到轉(zhuǎn)鏈劑的作用，造成涂膜干燥慢，外觀不佳等現(xiàn)象，因此需要使用催干劑來提高水性涂料的性能。硅鋁類多孔微球?qū)ξ镔|(zhì)的吸附來源于物理吸附（范德華力），其晶體空穴內(nèi)部有很強的極性和庫侖場，對極性分子（如水）具有強烈的吸附能力。在水性涂料的應(yīng)用中，其空穴內(nèi)部能有效地吸收和鎖住多余水分，且因其不與涂料中的其他物質(zhì)發(fā)生反應(yīng),從而不會對漆膜的其他性能產(chǎn)生不良影響。
1 實驗部分
1.1 實驗設(shè)備及儀器
實驗設(shè)備及儀器見表1。
實驗設(shè)備及儀器
1.2 原材料
丙烯酸乳液、顏填料漿（自制）、水性催干劑（上海羽唐）、潤濕分散劑（德謙）、流平劑（迪高）、消泡劑（德謙）、防閃銹劑（德謙）、pH 調(diào)節(jié)劑（陶氏化學(xué)）、增稠劑（畢克）、去離子水。
1.3 涂料配方
水性工業(yè)涂料配方見表2。
水性工業(yè)涂料配方
1.4 水性涂料的制備
將上述原料依次加入多功能分散機中，以800 r/min分散30 min，調(diào)節(jié)pH 為8～8.5,并視情況增減增稠劑量或用水稀釋調(diào)節(jié)至施工黏度，過濾、噴涂，放置于標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境中自然干燥。
1.5 性能測試
1.5.1 涂層的表干和實干時間
根據(jù)GB 1728-1979 對涂層的表干、實干時間進行測試。
1.5.2 涂層附著力的測定
根據(jù)GB/T9286-1998對涂層的附著力進行測定。
1.5.3 涂層耐水性的測定
根據(jù)GB/T 1733-1993 對涂層的耐水性能進行測定。
1.5.4 涂層硬度的測定
按照GB/T 1730-2007 對涂層進行測試。
1.5.5 涂料貯存穩(wěn)定性的測定
將制備好的涂料放入壓蓋式金屬漆罐中，密封后將漆罐放入溫度為50 ℃的烘箱中，靜置貯存7 d 后取出，目測觀察漆罐中涂料有無增稠、分層現(xiàn)象，并以1～5 級進行評價，1 級最好，5 級最差。
2 結(jié)果與討論
2.1 催干劑用量對表干、實干時間的影響
不同用量催干劑對涂層干燥情況的影響如表3所示。
不同用量催干劑表干、實干時間
從表3 可以看出，加入催干劑后，涂層表干時間明顯縮短，加入0.5%催干劑后表干時間縮短一半，加量達到1%時表干時間僅為0.5 h，繼續(xù)增加催干劑用量表干時間不再變化。而實干時間在添加量為2%時最快為24 h，繼續(xù)添加催干劑無明顯變化。由此可知，達到最佳干性催干劑添加量為2%，但從成本考慮加入1%的為最優(yōu)。
2.2 催干劑對涂層附著力的影響
通過對比附著力等級，得出不同用量涂層附著力級別。催干劑對涂層附著力的影響如表4 所示。
催干劑用量對附著力的影響
由表4 可以看出，未添加催干劑的涂層附著力為1 級，而加入催干劑后附著力達到0 級。這說明催干劑的加入能提高涂層的附著力，這是因為催干劑存在，加快了水分子在涂層中達到揮發(fā)速度，而水性涂料成膜主要依靠水分子揮發(fā)，因此更快的干燥速度使得涂層成膜速度加快，從而增強了涂層與底材之間的附著力。又因為不同于傳統(tǒng)的含金屬離子的催干劑，傳統(tǒng)的催干劑在涂層干燥后，涂層中殘留的金屬離子會影響涂層附著力，使附著力降低，而本實驗使用的催干劑不含金屬離子且催干劑本身不與涂層中的物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，也保證了涂層良好的附著力。
2.3 催干劑用量對涂層耐水性的影響
加入不同用量催干劑后的涂層耐水時間如下圖1所示。
不同用量催干劑涂層的耐水時間
由圖1 可以看出，隨著添加量的增加，涂層耐水性明顯增強。添加量為0.5%和1%時，增加明顯，由無催干劑的30 d 分別增加為40 d 和45 d，而添加量繼續(xù)增加時，耐水時間變化不大�？梢姡摯吒蓜⿲ν繉拥哪退杂忻黠@提升作用。
2.4 催干劑用量對涂層硬度的影響
加入不同用量催干劑后涂層硬度如圖2 所示。
催干劑添加量為0 和1%時涂層的硬度
根據(jù)上述實驗數(shù)據(jù)，固定催干劑的用量為0 和1%，每12 h 測定一次擺桿硬度，由圖2 可以看出，添加催干劑的涂層單擺硬度均大于不添加催干劑的涂層。隨著干燥時間的增加，兩涂層硬度均增加，但加入催干劑的涂層硬度增加更為明顯且上升幅度更大，由12 h 時的31 s 最后增加為54 s，其中36 h 處增加最多，由35 s 增加至47 s。這可能是因為涂層由表干轉(zhuǎn)變?yōu)閷嵏伤�，而后趨勢逐漸平緩。
2.5 催干劑用量對涂料貯存穩(wěn)定性的影響
將50 ℃下靜置貯存7 d 后的漆罐取出，觀察漆罐中涂料分層情況并對分層情況進行評價，然后用調(diào)刀以一定速率均勻攪動涂料，觀察涂料黏度變化。通過評級得出加入催干劑對涂料貯存穩(wěn)定性的影響情況，測試結(jié)果如表5 所示。
催干劑用量對涂料貯存穩(wěn)定性的影響
從表5 可以看出，對比空白實驗加入催干劑后體系均出現(xiàn)黏度增大的現(xiàn)象，且隨著加入量的增加，后增稠更加突出�？赡苁且驗榇吒蓜槎嗫仔晕⑶蚪Y(jié)構(gòu)，造成其表面積大，從而需要大量液體包裹因此在靜置一段時間后出現(xiàn)后增稠現(xiàn)象。而隨著催干劑的加入涂料靜置分層現(xiàn)象得到改善，加入量為1%時達到1 級，之后繼續(xù)增加催干劑含量涂料分層情況并未明顯變化均為1 級。這種現(xiàn)象是因為涂料黏度增加，導(dǎo)致體系中分散的顏填料沉降速率減慢從而提高了體系穩(wěn)定性，而加入1%時體系后增稠所帶來的黏度增加已經(jīng)使涂料黏度滿足不分層條件，故繼續(xù)添加催干劑無明顯變化。
為保證涂料施工黏度要求，我們根據(jù)催干劑的用量減少增稠劑的使用量以得出最佳添加比例。根據(jù)上面實驗結(jié)果固定催干劑添加量為1%，調(diào)整增稠劑用量，測試結(jié)果如表6 所示。
增稠劑添加量
從表6 可以看出，當(dāng)增稠劑的添加量降低為0.1%時，分層和后增稠情況最好為1 級，而繼續(xù)減小增稠劑的用量則出現(xiàn)分層現(xiàn)象，而大于0.1%時，依然有明顯的后增稠現(xiàn)象。因此綜合考慮催干劑添加量為1%且增稠劑用量為0.1%時，涂料貯存穩(wěn)定性最優(yōu)。
3 結(jié)語
通過一系列實驗發(fā)現(xiàn)，使用新型水性催干劑后，涂層表干、實干時間明顯縮短，涂層的附著力和耐水性能有明顯的提升。該催干劑在涂層表干后能迅速提升涂層硬度，對涂層的初期防護能力有明顯增強。但使用該催干劑時有一定的后增稠現(xiàn)象，實際施工時需注意調(diào)整配方黏度，適當(dāng)降低增稠劑用量�？傮w來說，該水性催干劑性能優(yōu)異，在水性體系中應(yīng)用前景廣泛。
