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淺議影響水性鋼結(jié)構(gòu)防腐漆干性的因素及解決方案

2019-11-15 01:11:31 hualin

0 引言

近年來(lái),由于氣候和環(huán)境的不斷變化,鋼鐵腐蝕問(wèn)題也日趨凸顯。涂料作為防腐蝕的主力產(chǎn)品,用量隨之不斷增大;但是溶劑型涂料在環(huán)境和健康雙重威脅的大環(huán)境下根本無(wú)法滿足使用者,同時(shí)也無(wú)法滿足中國(guó)可持續(xù)、綠色發(fā)展的要求。目前,大部分企業(yè)的水性涂料的研發(fā)及應(yīng)用仍在探索之中,水性漆在應(yīng)用過(guò)程中的干燥問(wèn)題尤為突出,也是其在市場(chǎng)推廣使用方面較大的阻礙。


當(dāng)代社會(huì),鋼結(jié)構(gòu)的防腐蝕已成為可持續(xù)發(fā)展的標(biāo)志,但是傳統(tǒng)的溶劑型涂料,無(wú)論是在生產(chǎn)和貯存,還是在運(yùn)輸或施工過(guò)程中都會(huì)有大量有機(jī)溶劑揮發(fā),對(duì)于環(huán)境都會(huì)有較大污染,同時(shí)也對(duì)使用者身體健康造成威脅乃至慢性傷害。由于技術(shù)、材料、設(shè)備等諸多方面的原因,涂料始終無(wú)法被完全替代,因此,研制新型環(huán)保涂料成為目前的唯一途徑。鋼結(jié)構(gòu)防腐涂料作為用量最大,與人們生活息息相關(guān)的產(chǎn)品,其應(yīng)用及推廣迫在眉睫。目前,大部分企業(yè)已完成試驗(yàn)室研發(fā)工作,但應(yīng)用仍處于發(fā)展初期,市場(chǎng)上的水性鋼結(jié)構(gòu)涂料形形色色,魚(yú)龍混雜,使用者在施工中出現(xiàn)的狀況及其處理方法不當(dāng),尤其是水性涂料干燥速度較慢,而對(duì)水性涂料性能的質(zhì)疑成為阻礙其發(fā)展的根本性問(wèn)題。本文就水性鋼結(jié)構(gòu)防腐涂料的干燥問(wèn)題,淺議其在使用過(guò)程中的解決方案。


目前,水性鋼結(jié)構(gòu)涂料可以在理想環(huán)境下對(duì)鋼材提供保護(hù)作用。由于其溶劑主要為水,所以具有低燃性和低能源損耗,而且減少了運(yùn)輸過(guò)程中的危險(xiǎn)等級(jí);但用水作為溶劑也帶來(lái)了負(fù)面影響,水性涂料的成膜相對(duì)于溶劑型涂料有著更為嚴(yán)苛的條件,如:需要較高的溫度和較低的濕度等,所以根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)HG/T 4847—2015來(lái)看,表干8 h,實(shí)干24 h的要求成為水性涂料發(fā)展初期的技術(shù)難題。


1 試驗(yàn)部分

1.1 試驗(yàn)原料及器材

丙烯酸改性環(huán)氧樹(shù)脂(固體分70%)、二甲基乙醇胺(DMEA)、消泡劑、分散劑(迪高)、基材潤(rùn)濕劑(BYK)、流平劑(德謙)、催干劑YX-A、催干劑C-01、純丙烯酸乳液、去離子水、水性顏料和填料。


高速分散機(jī),砂磨機(jī),燒杯,pH試紙,電子天平,藥匙,玻璃棒。


1.2催干劑對(duì)涂膜干性的影響

1.2.1通過(guò)篩選催干劑提高干性

在氣干性水性鋼結(jié)構(gòu)涂料的制備過(guò)程中,為了提高其干性會(huì)加入一定量的催干劑,促使噴涂后的涂膜在較短的時(shí)間內(nèi)氧化干燥,以達(dá)到客戶的要求。但是不同廠家的催干劑成分不同,加入量和加入方法也大相庭徑,所以對(duì)涂膜的干性有不同程度的影響。


1.2.2催干劑的加入方式對(duì)涂膜干性的影響

試驗(yàn)過(guò)程:選擇YX-A、C-01兩種催干劑進(jìn)行試驗(yàn)。如表1所示,首先將樹(shù)脂、中和劑和去離子水加入配料罐中,攪拌均勻后依次加入潤(rùn)濕劑、消泡劑、顏料和填料,然后將相同加量的催干劑,YX-A研磨前加入;C-01研磨后加入分別兌稀,調(diào)整pH為8.0后制板,檢測(cè)表、實(shí)干時(shí)間,如表2所示。

表1  水性鋼結(jié)構(gòu)涂料參考配方


                 方式

原料

共研磨/%

后添加/%

丙烯酸改性環(huán)氧樹(shù)脂

36.0

36.0

DMEA

1.0

1.0

去離子水

15.0

15.0

分散劑

1.5

1.5

潤(rùn)濕劑

0.5

0.5

水性顏料

10.0

10.0

水性填料

30.0

30.0

流平劑

0.3

0.3

增稠劑

0.2

0.2

催干劑YX-A

1.0

0

催干劑C-01

0

1.0

去離子水

4.5

4.5

合計(jì)

100.0

100.0


表2  檢測(cè)結(jié)果

 

 

催干劑

添加方式

表干時(shí)間/h

實(shí)干時(shí)間/h

擺桿硬度

常溫貯存

30 d

YX-A

共研磨

在研磨過(guò)程中出現(xiàn)焦化現(xiàn)象且無(wú)法恢復(fù)

后添加

3.0

22

0.30

輕微分水

C-01

共研磨

2.5

21

0.32

輕微軟沉淀

后添加

3.0

24

0.25

返粗,分層較為嚴(yán)重


通過(guò)催干劑的加入方式試驗(yàn),得出以下結(jié)論:YX-A適合在兌稀過(guò)程中加入,以共研磨的方式加入會(huì)導(dǎo)致無(wú)法恢復(fù)的膠化狀態(tài);C-01適合以共研磨的方式加入,表明樹(shù)脂與此類催干劑共研磨后有較好貯存穩(wěn)定性和催干效果;催干劑使用時(shí)應(yīng)按照推薦方式加入,可以避免不必要的質(zhì)量事故,同時(shí)也能使其發(fā)揮最佳的催干效果。


1.2.3催干劑的加入量對(duì)涂膜干性的影響

試驗(yàn)過(guò)程:此試驗(yàn)探討在不同加量的情況下催干劑對(duì)涂膜干性的影響,如表3 ~ 4所示。

表3 制漆參考配方


     

原料

 

C-01

YX-A

工序

丙烯酸改性環(huán)氧樹(shù)脂

36.0

36.0

配料

DMEA

1.0

1.0

配料

去離子水

15.0

15.0

配料

催干劑

0.7

0

配料

1.0

1.3

分散劑

1.5

1.5

配料

潤(rùn)濕劑

0.5

0.5

配料

水性顏料

10.0

10.0

配料

水性填料

30.0

30.0

配料

流平劑

0.3

0.3

兌稀

增稠劑

0.2

0.2

兌稀

催干劑

0

0.7

兌稀

1.0

1.3

去離子水

4.5

4.5

兌稀


表4  試驗(yàn)結(jié)果


催干劑種類

加入量/%

表干時(shí)間/h

實(shí)干時(shí)間/h

擺桿硬度

常溫貯存30 d

YX-A

0.7

3.5

28

0.30

輕微分水

1.0

2.5

21

0.30

輕微分水

1.3

3.0

22

0.18

膠化嚴(yán)重

C-01

0.7

3.5

27

0.30

輕微分水

1.0

2.0

20

0.32

輕微軟沉淀

1.3

3.0

21

0.20

返粗


通過(guò)加入不同量催干劑的試驗(yàn),得出以下結(jié)論:YX-A的加量應(yīng)控制在0.7 ~ 1.0之間,過(guò)量加入會(huì)出現(xiàn)膠化狀態(tài),但此狀態(tài)可以通過(guò)加入助溶劑調(diào)整,并不影響噴板效果;C-01的加量也應(yīng)控制在0.7 ~ 1.0之間,加入過(guò)量后涂膜有顆粒出現(xiàn),致使涂料施工異常。


1.3 通過(guò)“冷拼”乳液提高干性

水性鋼結(jié)構(gòu)防腐漆干性的調(diào)整還可以通過(guò)“冷拼”乳液法實(shí)現(xiàn)。由于水性醇酸樹(shù)脂的價(jià)格低廉,有較好的耐候性和豐滿度,所以水性醇酸樹(shù)脂成為制備水性鋼結(jié)構(gòu)防腐漆的首要選擇。但由于水性醇酸樹(shù)脂的干燥速度不能達(dá)到客戶短時(shí)間內(nèi)包裝運(yùn)輸?shù)囊?,因此通過(guò)在兌稀過(guò)程中添加純丙烯酸或者苯丙乳液也成為有效解決干燥的方法之一。乳液法制備色漆有干燥速度快的特點(diǎn),但其防銹性能和豐滿度不夠,所以用水性醇酸樹(shù)脂和乳液混合制備的鋼結(jié)構(gòu)防腐漆可以完美地避開(kāi)各自的缺點(diǎn),將優(yōu)點(diǎn)發(fā)揮到極致。


純丙烯酸乳液具有高光澤和很好的耐老化性能,所以與水性醇酸樹(shù)脂混合制備鋼結(jié)構(gòu)防腐漆時(shí)選擇純丙烯酸乳液。在確定乳液加入量的試驗(yàn)中,選擇10%、20%和30%三個(gè)不同的加量進(jìn)行試驗(yàn)。在兌稀過(guò)程中加入10%的乳液制板檢測(cè),表干、實(shí)干時(shí)間較原漆縮短4% ~ 7%,硬度和光澤較原漆無(wú)明顯變化,常溫貯存30 d無(wú)異常;加入20%的乳液制板檢測(cè),表干、實(shí)干時(shí)間較原漆縮短10% ~ 15%,硬度和光澤較原漆略有提高,常溫貯存30 d無(wú)異常;加入30%的乳液制板檢測(cè),表干、實(shí)干時(shí)間較原漆縮短12% ~ 20%,硬度較原漆提高5%,光澤較原漆提高4%,常溫貯存3d有分層現(xiàn)象,同時(shí)因?yàn)槠醇拥娜橐狠^多,致使產(chǎn)品價(jià)格上漲幅度較大。綜上所述,水性醇酸樹(shù)脂制備鋼結(jié)構(gòu)防腐漆時(shí),乳液加量應(yīng)控制在20%左右最為適宜。


2 結(jié)果與討論

在探討催干劑不同加入方式對(duì)水性鋼結(jié)構(gòu)防腐漆干性的試驗(yàn)中,C-01的整體效果好于YX-A,說(shuō)明加入不同類型的催干劑促使涂膜干燥時(shí)時(shí)應(yīng)注意加入方式,雖然C-01在兌稀階段加入時(shí)對(duì)涂膜性能并沒(méi)有太大的影響,但會(huì)嚴(yán)重影響施工和貯存;通過(guò)加入不同量的催干劑調(diào)整水性鋼結(jié)構(gòu)防腐漆的干性時(shí),C-01的整體表現(xiàn)好于YX-A,在整體加入量均為0.7%時(shí),對(duì)于涂膜和貯存都沒(méi)有太大的影響,但是加入量過(guò)大會(huì)導(dǎo)致貯存膠化或返粗,施工時(shí)出現(xiàn)“干噴”現(xiàn)象,涂膜干燥后出現(xiàn)“掉粉”等涂膜弊病。


“冷拼”乳液法需要注意以下幾個(gè)方面:1)因?yàn)榧尤肴橐海笃谠龀韯┬枰钆浼尤?,加量要?jù)實(shí)際黏度進(jìn)行調(diào)整,不能按照原配方加入。2)后期根據(jù)乳液的補(bǔ)加量需加入成膜助劑,防止成膜過(guò)程中出現(xiàn)“裂紋”現(xiàn)象。3)還需補(bǔ)加0.1% ~ 0.3%的防腐劑,防止因涂料長(zhǎng)時(shí)間貯存出現(xiàn)發(fā)霉現(xiàn)象。4)貯存的環(huán)境溫度需在0 ℃以上的,防止溫度較低使乳液破乳導(dǎo)致膠化或者返粗現(xiàn)象。


3  結(jié)語(yǔ)

水性鋼結(jié)構(gòu)防腐漆是一種相對(duì)新型的防腐涂料,雖然市場(chǎng)上已普遍使用,但相對(duì)于溶劑型涂料,生產(chǎn)、包裝、運(yùn)輸、貯存及施工等方面的技術(shù)還有一定的差距和區(qū)別。特別是在干燥方面,水性鋼結(jié)構(gòu)防腐漆的干燥相比溶劑型的要慢,而且在干燥過(guò)程中容易出現(xiàn)閃銹現(xiàn)象。其次,在涂膜未實(shí)干時(shí)捆綁或者運(yùn)輸,會(huì)破壞涂膜,致使工件表面的涂膜脫落或者工件大面積生銹。所以提高水性鋼結(jié)構(gòu)防腐漆的干燥速率是決定其市場(chǎng)推廣的關(guān)鍵性因素。