制备水性涂层时,时常会遇到各种问题,工程师们也经常性头疼,尤其一些高性能涂料追求极度的平衡性,有的客户追求与油性涂层同样的性能,所以对于研发水性涂料是一个比较复杂的过程。
你大致会遇到这些问题,可能包括以下几个方面:
➷涂料存储外观不良,沉降、变色、分层
➷涂料存储变质,气泡、稠化、结皮、固化
➷生产,质检中各种各样问题
➷颜色衍生问题,ΔE偏差程度
颜色是涂料的核心技术之一,没有颜色的涂料是极其单调的,没有色彩的生活是枯燥无味的,所以颜色对我们极其重要。
颜色问题为何难以把控,主要原因分析和解决方法:
通过分散剂加入色浆,生产加工得到高品质的涂料。 分散剂其作用主要有稳定颜料防止沉降,提高研磨效率,防止返粗和起粒,提高光泽和鲜映性,改善流平,防止浮色发花,增加展色性能,降低色浆研磨粘度,增加流动性。
颜料色浆加工的整个过程包括润湿、分散、稳定三大部分。分散剂吸附颜料示意:
颜料的分散过程就是颜料从聚集状态变成为细化状态,理想的状态是极其细化的分布,构成本质是悬浮液的颜料浆体。颜料颗粒的三种理论分布形态:
高分子分散剂主要分为聚氨酯类、 聚丙烯酸类、聚马来酸类等等,传统离子型表面活性剂主要分为阴离子型、阳离子型、电中性化合物、非离子型。
实验室分散剂评估参考方法:
1、研磨色浆
按照配方在专用容器中依次加入水,消泡剂,分散剂,其它助剂,色粉,用搅拌机预先搅拌分散均匀,封盖后利用快手和震荡机研磨。达到预定时间,利用细度板检测颜料的分散程度,细度达到要求停止研磨,利用尼龙滤网过滤后存放。
2、检测粘度
利用粘度计检测色浆的粘度。
3、调漆
检测调色将剩余色浆取出少许,色浆中添加一定数量树脂,助溶剂,其它助剂调成色漆。刮涂黑白卡测试光泽度和遮盖力。
4、检测调色性
将剩余色漆调成不同的复色漆,平行刮涂黑白卡,在灯箱内利用肉眼观测色差程度,若无色差判定合格。 将剩余的复色漆,置于烘箱中,保持 50℃ 2周,重测调色性。
5、检测存储稳定性
将剩余色浆置于烘箱中,保持 50℃ 2周时间。用肉眼观测色浆变色、沉降、霉变、干结、 稠变等情况,利用调刀探测沉底情况,利用粘度计测试粘度变化情况,用细度板检测细度, 重复检测调色性、颜色稳定性。
6、整理
清洗实验过程中使用的工具,对使用的材料进行整理,对检测记录进行完善和保存。
7、其它参考方法
流涂试验:将不同分散剂配备的漆液倾流于聚酯薄膜上,平行观察各个漆液的区别。
指研试验:将色浆配色的漆液涂布于基材上,研磨数次观察涂膜颜色变化程度。
粒径试验:将色浆样品放入粒径仪,采用分布图法测量粒度状态。
以下结合高耐磨水性涂层案例,说明分散剂的涂层应用:
Ⅰ实验背景
以特殊的水性聚酰胺树脂配备涂层,具备较高的耐磨性,可能在高耐磨性能方面产生实用价值。
Ⅱ实验方法
采用分散剂研磨无树脂白浆、无树脂蓝浆,储备调漆。
Ⅲ实验仪器设备
多功能一体化搅拌机;刮板细度计;制备器;行程擦拭仪;光泽度仪;电子秤;快手;
Ⅳ实验操作
蓝色浆试验样品制备,按照配方依次混合,震荡2小时完成,制取备用
序号 |
原材料 |
数量wt/% |
型号 |
1 |
去离子水 |
44.8 |
|
2 |
有机硅消泡剂 |
0.3 |
CARMOT-F1301 |
3 |
分散剂 |
19 |
CARMOT-Dis2130 |
4 |
蓝色粉P.B. 15:3 |
35 |
BGS |
5 |
PH调整剂 |
0.4 |
DMEA |
6 |
抗菌剂 |
0.5 |
B-10 |
|
总共 |
100 |
|
白色浆试验样品制备,按照配方依次混合,震荡1小时完成,制取备用
序号 |
原材料 |
数量wt/% |
型号 |
1 |
去离子水 |
25.15 |
|
2 |
有机硅消泡剂 |
0.15 |
CARMOT-F1301 |
3 |
分散剂 |
3.5 |
CARMOT-Dis2130 |
4 |
钛白粉P.W.6 |
70 |
R996 |
5 |
PH调整剂 |
0.2 |
DMEA |
6 |
抗菌剂 |
0.5 |
B-10 |
7 |
防沉剂气硅 |
0.5 |
R972 |
|
|
100 |
|
蓝色漆试验样品制备,制取备用,试样配置完毕,约在5小时以内需用完。
序号 |
原材料 |
数量wt% |
型号 |
1 |
聚酰胺水性树脂 |
90 |
PA-100 |
2 |
交联剂 |
1.8 |
F-150 |
3 |
有机硅双子润湿剂 |
0.18 |
CARMOT-1611 |
4 |
蓝浆 |
4.5 |
|
5 |
白浆 |
4.5 |
|
|
|
101 |
|
按设定的检测配方,准备所需原料,按序号依次加入原料搅拌均匀,设置搅拌机转速在500-1200rpm之间,设置烘烤温度在170℃,烘烤时间5-10min,制备器75-100μm均匀涂布耐磨料浆,待涂层干燥,进行检测耐磨性、粘度、细度等参数。
Ⅴ实验数据
将干燥得到的样板进行检测,得到以下结果
耐磨性 次数/1kg |
粘度 η/cps |
细度 /μm |
50次,无痕 |
700 |
20 |
使用摩擦布,通过1kg负荷往复擦拭,很清晰地看出涂层具有较高的耐磨性。(添加耐擦过程视频)
Ⅵ实验结果分析
实验中采用不同分散剂Dis2130、样品A进行色浆研磨,蓝浆研磨对比分散剂Dis2130更加适合,而样品A研磨的蓝浆质量较差。
序号 |
项目 |
CARMOT-Dis2130蓝漆 |
样品A蓝漆 |
1 |
光泽/60° |
87 |
20 |
2 |
平整度 |
平整 |
粗糙 |
3 |
气泡 |
无 |
无 |
4 |
颜色 |
均匀 |
不均匀 |
实验中采用不同的消泡剂进行效果对照,研磨过程消泡剂对照,CARMOT-F1301具有较强的消泡效果。
CARMOT-F1301 |
样品B |
产品C |
气泡少 |
气泡很多 |
气泡多 |
调漆过程消泡剂对照,CARMOT-1611体现较好的低泡性,兼具良好的基材润湿性。产品D、E、F属于有机硅型消泡剂,产品G、H、I属于丙烯酸聚合物型消泡剂,产品J属于矿物油型消泡剂,这些消泡剂均出现涂膜缺陷。
序号 |
消泡剂 |
效果 |
序号 |
消泡剂 |
效果 |
1 |
CARMOT-1611 |
低泡不缩孔 |
5 |
样品G |
缩孔 |
2 |
样品D |
缩孔 |
6 |
样品H |
缩孔 |
3 |
样品E |
缩孔 |
7 |
样品I |
缩孔 |
4 |
样品F |
缩孔 |
8 |
样品J |
缩孔 |
效果对比照片(中间CARMOT-1611):
从实验分析说明,CARMOT-Dis2130分散剂具有与水性聚酰胺树脂很好的兼容性,具有比其他类型分散剂如聚氨酯类较大的优势。
在水性哑光涂层制备中,CARMOT-Dis2130分散剂也具有较好的哑粉分散性,有效提高哑光程度。
CARMOT-Dis2130 2.5%使用量,实验室制备消光粉具有良好的效果。
序号 |
消光剂 |
消光剂添加量wt% |
光泽/60° |
1 |
TS-100 |
4.3 |
11.5 |
2 |
天一105B |
5 |
10.4 |
CARMOT-Dis2130 2.5%使用量实验室制备,分散同一国产消光粉105B,具有较好的效果。
序号 |
分散剂 |
消光剂添加量wt% |
光泽/60° |
1 |
CARMOT-Dis2130 |
5 |
10.4 |
2 |
样品K |
5 |
10.8 |
3 |
样品L |
5 |
9.5 |
CARMOT-Dis2130分散剂其它一些涂层应用照片:
最后,高品质涂料制备过程中,使用分散剂使得颜料和填料完全发挥了作用,这样的涂层具备更高的性能。