水性丙烯酸防護浸漆的制備與研究

摘要:通過選擇性能優(yōu)異的水性丙烯酸乳液、防銹顏料，再配以各種助劑，研制出一種水性丙烯酸防護涂料，該水性涂料采用浸涂方式施工，槽液穩(wěn)定性好，物理化學性能優(yōu)異，應用前景廣闊。

關(guān)鍵詞:水性涂料；丙烯酸乳液；浸涂；防護浸漆

0·前言

浸涂法是用懸掛的吊鉤將工件浸沒在盛涂料的槽中，停留30s，將漫過涂料的工件取出，讓多余的涂料自行滴落到涂料槽中的涂裝方法。浸涂法省工省料、生產(chǎn)效率高、涂裝設備與操作簡單、可采取機械化或自動化進行連續(xù)生產(chǎn)，最適宜于單一品種的大批量生產(chǎn)，主要適用于五金零件、鋼質(zhì)管架以及結(jié)構(gòu)復雜的器材或電氣絕緣材料等的涂裝。根據(jù)工件油污、銹蝕程度，涂裝前處理分為不同的工藝流程。完全無銹工件：預脫脂—脫脂—水清洗—表調(diào)—磷化—水清洗—烘干；一般油污、銹蝕、氧化皮混合工件：脫脂除銹“二合一”—水清洗—中和—表調(diào)—磷化—水清洗—烘干；重油污、銹蝕、氧化皮類工件：預脫脂—水清洗—脫脂除銹“二合一”—水清洗—中和—表調(diào)—磷化—水清洗—烘干。水性浸漆主要用于涂裝到工程履帶、沙發(fā)伸縮件、輪轂、車架、腳手架等，其涂裝方式以浸涂為主，涂料穩(wěn)定性要求高，浸涂后，涂膜一般為15～25μm，防腐性能要求較高。該涂料在環(huán)保性上也有較嚴格的要求，要求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)，不含有毒重金屬鉛、鎘、鉻、汞。現(xiàn)在市面上的浸漆防腐性、耐水性較差，一般耐鹽霧性只有24h，槽液穩(wěn)定性差，不適于進行浸涂。

1·試驗部分

1.1 主要原材料

水性丙烯酸乳液、防銹顏料、基材潤濕劑、潤濕分散劑、消泡劑、多功能助劑、炭黑，進口；鐵黑、防閃銹劑、增稠劑，國產(chǎn)。

1.2 試驗儀器

TO6001電子天平，天津天平儀器有限公司；JJ-1增力電動攪拌器、QSM-Ⅱ型砂磨機、QHQ型涂膜鉛筆硬度劃痕硬度儀、QTX型漆膜彈性試驗器、QFZ-Ⅱ型漆膜附著力試驗機，天津材料試驗機廠；YWX/Q-150型鹽霧試驗箱，無錫蘇南試驗設備有限公司。

1.3 水性丙烯酸防護浸漆的制備

水性丙烯酸防護浸漆的基本配方見表1。

    水性丙烯酸防護浸漆的制備：先將原料1加入容器中，將高速分散機轉(zhuǎn)速調(diào)至300r/min，在攪拌下依次加入2～7原料，將高速分散機轉(zhuǎn)速提高至500r/min，攪拌30min，混合均勻無大塊，用砂磨機對原料1～7混合物進行研磨至細度≤30μm，制成顏料漿。攪拌下將8～12原料進行混合，制備成清漆再加入制好的顏料漿中，攪拌均勻，用13調(diào)節(jié)黏度至45～55s(涂4杯，25℃)，最后過濾包裝。投槽后，用清水兌稀，浸涂黏度控制在23～26s(涂4杯，25℃)。

    1.4 性能測試[1]

    上述涂料按規(guī)定制板后，并與市面上的浸漆同時測試性能，結(jié)果見表2。

    圖1為水性丙烯酸防護浸漆在沙發(fā)伸縮件上耐鹽霧性測試結(jié)果。

    圖1由左至右依次為市面上的水性浸漆48h、本試驗制備浸漆48h、96h后的耐鹽霧結(jié)果。由圖1比較可知，本試驗制備的水性丙烯酸防護浸漆耐鹽霧性能優(yōu)異。表3為兩種浸漆槽液穩(wěn)定性的測試結(jié)果。

由表2、表3和圖1可知，本試驗制備的水性丙烯酸防護浸漆耐水性、耐鹽霧性和貯存穩(wěn)定性優(yōu)異，超過了市場上水性浸漆的性能，并通過用戶反饋，完全達到了客戶要求。

2·結(jié)果與討論

2.1 成膜物的選擇

槽液穩(wěn)定性是浸涂漆首要考慮的問題，所以在做成膜物的選擇時，進行了詳細的理論和試驗分析：水性醇酸樹脂涂料由于醇酸樹脂在堿性條件下易降解，導致失干、貯存期短等問題，不適合做浸漆；水性丙烯酸氨基涂料需要120℃以上的高溫烘烤，應用受到限制；而水性丙烯酸乳液貯存穩(wěn)定性好，保質(zhì)期長，適用面廣，可以自干也可以烘烤，并且通過大量試驗，從清漆到色漆對丙烯酸乳液進行了系統(tǒng)的篩選，最終確定了該體系的成膜物質(zhì)。

2.2 防銹顏料的選擇

傳統(tǒng)防銹顏料絕大部分含鉛和鉻，鉛鉻等重金屬化合物對人體、環(huán)境造成了嚴重污染，因此，世界各國相繼推出法規(guī)淘汰或全面禁止使用這些含鉛或鉻的防銹顏料。然而，磷酸鋅的防腐性遠低于鉻酸鋅或鉛丹，特別在水性涂料中，即使超量加入性能也很難達到要求，而且也無法避免閃銹現(xiàn)象的出現(xiàn)。三聚磷酸鋁雖然具有良好的防銹作用，但在水性涂料中貯存穩(wěn)定性差。本試驗選擇磷鉬酸鹽防銹顏料，磷鉬酸鹽化合物本身微溶于水，而磷鉬酸鹽離子在水性體系中具有抗腐蝕性，當含有磷鉬酸鹽的涂膜浸于水中或接觸水時，少量的磷鉬酸鹽離子便游離于涂膜中，這些離子與金屬底材表面反應形成氧化層，從而防止底材的腐蝕。磷鉬酸鹽顏料是通過磷酸鹽和鉬酸鹽之間的協(xié)同反應而抑制腐蝕的，該防銹顏料用于水性涂料中穩(wěn)定性好，具有優(yōu)異的防腐性能，而且無需使用多種防銹顏料。

2.3 助劑的選擇

2.3.1 潤濕分散劑

涂料中要加入大量顏料，由于顏料顆粒微細，比表面積大，在涂料中分散后表面能高，容易產(chǎn)生絮凝，潤濕劑的主要作用是降低顏料的表面張力，促進成膜物質(zhì)有效地將顏料孔隙中的空氣置換出來并有效地包覆顏料，使顏料粒子互不接觸。潤濕分散劑兼具潤濕和分散的雙重功能。它的加入可防止顏料絮凝因而使涂料和顏料漿的色相和著色力穩(wěn)定化，并增加了體系的貯存穩(wěn)定性。本試驗選擇了進口的改性聚丙烯酸酯聚合物，該聚合物對無機顏料、有機顏料和炭黑都有優(yōu)異的穩(wěn)定性。它的有效立體位阻效應，使它對所有類型的顏料都有極佳的穩(wěn)定能力，并且不會降低涂膜的耐水性。

2.3.2 消泡劑

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。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。

本試驗將消泡劑分前后兩步加入體系中，前期礦物油類消泡劑和脫泡劑混合使用，既可以消除因乳化劑、潤濕分散劑等助劑的存在而產(chǎn)生的泡沫，而且還可以防止涂料中微泡及針孔的產(chǎn)生。另外浸涂的施工方式對消泡劑的要求更加苛刻，工件浸入和拉出的過程中會產(chǎn)生大量氣泡，這就要求消泡劑的破泡能力要強，所以在后期的調(diào)漆階段選用乳液型聚硅氧烷消泡劑，此類消泡劑易分散，加量合適不會產(chǎn)生表面缺陷且破泡能力強，采用此種消泡方式浸涂出的工件涂膜平整光滑，無缺陷。

3·結(jié)語

水性丙烯酸防護浸漆槽液穩(wěn)定性好，各項物理化學性能優(yōu)異，與底材附著力優(yōu)異，無環(huán)境污染，適用于工業(yè)設備、機械制造、五金交電等行業(yè)的金屬浸涂涂裝，涂裝方便，已經(jīng)批量生產(chǎn)并得到了客戶認可，應用前景廣闊。