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一种工程机械用水性环氧底漆的研制

所属分类:行业动态    发布时间: 2023-12-27    作者:admin
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0引言

在环保法规要求日益严格的情况下,能够降低挥发性有机物VOC排放量的水性漆得以迅速发展,越来越多的工程机械企业开始使用水性漆。工程机械产品工件形状复杂,对产品周转要求高,工件需要快速转场,所以要求涂料表干要快,一些工件的拐角处漆膜容易厚涂,要求漆膜的抗流挂性要好,再者一些小厂家对涂料的性价比要求高。本文研制了一种快干、耐盐雾性能好、干燥快、可厚涂、成本较低的水性环氧底漆,主要从环氧乳液和水性胺类的固化剂选型、颜基比、增稠剂的搭配和用量对漆膜性能的影响进行研究。

1试验部分

1.1主要原料与设备

水性环氧乳液(AQUAER-3012)、水性环氧固化剂(AQUAEPO-3126:江苏富琪森新材料有限公司;水性环氧乳液(EP304)、水性环氧固化剂(GZ04);广东花果山环保科技有限公司;水性环氧乳液(EP2384W)、水性环氧固化剂(EH613);湛新树脂(中国)有限公司;水性环氧乳液(3EE104W);佛山市高明同德化工有限公司;分散剂(AFCONA-4595:埃夫科纳聚合物有限公司;表面活性剂(104E:德国赢创公司;润湿剂(TEGO-Twin4100);德国TEGO公司;增稠剂(VESMODY U905:万华化学集团股份有限公司;增稠剂(Coapur XS 83,法国高泰;附着力促进剂(MP-200:美国迈图公司;防闪锈剂(335A);江西龙海化工有限公司;气相二氧化硅(R972;德国德固萨公司;膨润土(Clayminton LB);浙江长安仁恒科技公司;成膜溶剂(二乙二醇丁醚),溶剂(丙二醇甲醚);陶氏化学;沉淀硫酸钡(3000目);常德红林化工有限公司;三聚磷酸铝(APW-Ⅱ型);南宁市江南精细化工厂;磷酸锌(409-1);宜兴华谊一品有限公司;绢云母粉(GA-5);安徽格锐新材料有限责任公司;颜料;市售;去离子水;实验室自制。

分散机:BGD/1盐雾机:882-S、漆膜冲击仪:302、黏度杯:IS04号,标格达试验仪器用品有限公司;蓝式砂磨机:LRM-T2,东莞市琅凌机械有限公司;ISO刮板细度计:QXP、漆膜干燥时间试验器QGS、弯曲试验仪:2mm/3mm,天津材料试验机厂;铅笔硬度计:QHQ-A,深圳市敏祥仪器设备有限公司;涂层测厚仪;QNIX-4200,尼克斯(中国)有限公司;漆膜划格器;QFH,深圳市莱特仪器设备有限公司;恒温水箱:HH-600,河北中仪伟创试验仪器有限公司;电热干燥箱:HGZF-101-2,上海跃进医疗器械厂;电子分析天平:JJ5000/0.1,常熟市双杰测试仪器厂。

1.2涂料制备

工程机械用水性环氧底漆配方见表1mAmB=1:0.150.18)。


1.2.1研磨预制底漆浆

将去离子水倒入容器缸中,在分散状态下依次加入分散剂、表面活性剂、气硅、成膜助剂、颜料、填料、防锈颜料。高速分散2030min,得到制颜料水浆,然后将颜料水浆泵入砂磨机研磨,至细度≤20un出料。

1.2.2涂料配制

将水性环氧乳液,基材润湿剂、附着力促进剂、增稠剂依次加入容器缸中,分散1015min,再加入成膜助剂搅拌1015min,.后加去离子水调黏度至120140s,再用80目滤网进行过滤,用塑料桶包装密封。

将水性环氧固化剂胺配比量加入到调漆缸中,边分散边依次加入丙二醇甲醚、防闪锈剂、水,加料完毕后分散510min,用80目滤网进行过滤,用塑料桶包装密封。

1.3漆膜和样板的制备

将涂料和固化剂按配方比例混合,6001000r/min搅拌5min,加去离子水,控制黏度在2030s,进行样板喷涂。实验室样板为冷轧钢板,钢板厚度≤0.8mm,用砂纸对样板进行打磨除锈处理。喷涂 完成后将样板放置在(23±2)℃恒温恒湿箱中0.51.0h,然后在(60±2)℃条件下烘烤2h,取出在室温环境下放置7d后进行性能测试。

2结果与讨论

2.1水性环氧乳液与固化剂对漆膜性能的影响

一般来说工程机械用底漆要求干燥快,耐盐雾性好,与腻子的配套性能好,不发生咬底,能与中涂或面漆进行“湿碰湿”施工,性价比高。水性环氧底漆对底材的处理和施工现场的温湿度环境都有要求,这些对底漆的附着力、抗流挂等性能都有影响,所以选择好的水性环氧乳液与固化剂的配套,方案说明见表2.现就干燥时间(表干)、附着力、中性盐雾、耐腻子性能、耐水性进行对比,具体性能见表3


由表3可知,方案1的性能都比较好,满足工程机械水性底漆性能要求;方案2干燥时间较慢,不适合工程机械快干的要求,虽然性价比高,但不适合做工程机械水性底漆;方案3耐水和耐盐雾性能较差,分析原因可能与其乳液的环氧当量低、交联密度高有关,漆膜硬度也.高,且该方案成本.高,不适合做工程机械水性底漆;方案4各项性能都非常优异,但成本较高,适合于对产品质量要求高、不太关注性价比的客户。

2.2固化剂与环氧乳液的不同配比对漆膜性能的影响

以方案1进行不同环氧乳液与固化剂配比的性能对比。环氧乳液与固化剂的主要技术参数见表4


根据以上参数计算,环氧乳液与固化剂理论(1个活泼氢分子对应1个环氧基团)用量比为5.9:1(根据环氧乳液/固化剂=1060×60%/200×54%可得)。根据理论值做不同比值的产品进行性能对比,结果见表5


从表5可以看出,当固化剂过量时,漆膜耐水性变差,板面容易起泡,且耐盐雾性能也下降,这是因为固化剂用量高于理论值时,固化后有未反应固化剂残余。当固化剂的用量远低于理论用量时,本可发生交联反应,树脂交联密度下降,吸水率增加,同样影响漆膜的耐盐雾性能。所以当固化剂较理论值用量较少时,水性环氧涂料中的环氧树脂和固化剂能够充分交联固化,剩余的亲水性固化剂也控制在较小比列,吸水率也.低,所以选择水性环氧乳液与固化剂当量比值1:0.8为.佳 。

2.3颜基比对涂膜性能的影响

在底漆配方中,颜填料的添加量对漆膜的性能有着十分重要的影响,而颜基比(P/B)正是这一比例的重要概念。本文就颜填料的用量进行研究,找出.适合的比例,试验结果见表6


从试验结果可知,在不同P/B值情况下,漆膜的附着力、耐冲击性、柔韧性基本都能满足工程机械底漆检验指标要求,漆膜硬度随着P/B值的增大而变大,主要原因是随着P/B值的提高,环氧乳液量下降,体质颜料用量上升,漆膜的硬度得到提升;漆膜的耐盐雾性随着P/B值的增大而提高,当P/B值过大时反而下降。主要原因是开始颜料粒子少空隙多,漆膜耐腐蚀性能下降,而P/B值较大时,基料不能包裹全部颜料粒子,涂膜致密性下降,导致漆膜耐盐雾性能下降。因此通过试验,本涂料体系的P/B值为1.41.6较为理想。

2.4增稠剂对涂料性能的影响

增稠剂的选用,首先要考虑防止涂料在贮存颜填料沉底和分层的问题;而在施工中,需要考虑涂料的触变性,在剪切过程中黏度低,这样有助于涂料的施工和流平,喷涂施工完成后,希望涂层又能恢复较高的黏度,防止漆膜流挂。目前常用的增稠剂有无机和有机增稠两大类。无机增稠剂防沉效果好,对涂料的助溶剂体系不敏感;而有机增稠剂可以有效地增加涂料的黏度,防止颜填料的沉降。本产品选用两种增稠剂复配使用,结果见表7


从以上结果可知,在加入增稠剂一定的情况下,无增稠剂气硅R972和膨润土LB都有好的防沉效果,但是在喷涂中抗流挂性能较差。有机增稠剂U905XS83都有好的抗流挂性,但是贮存稳定性较差,长时间贮存会有轻微分层。通过试验可知XS83有更好的抗流挂性,更适合厚涂施工,选用R972与增稠剂XS830.5%/0.5%添加不但有好的贮存稳定性,同时也有好的抗流挂性能。

无机增稠剂在涂料中可形成三维网状的立体结构或一种卡屋结构,防止颜料粒子的沉降,给予涂料好的贮存性能。有机增稠剂的防流挂效果好,触变性好,在低剪情况下,黏度能迅速的恢复,特别是缔合型增稠剂。缔合增稠剂中的亲油基团可以吸附乳液颗粒和颜料颗粒,这又增强了结构。这样的缔合作用使得漆膜在喷涂在工件表面后,在重力的低剪切力作用下,漆膜黏度能迅速恢复,防止漆膜的流挂。

2.5涂料性能确认

本研究制备的涂料满足一般工程机械常规的技术性能指标,检测结果见表8


从表8可以看出,水性底漆膜厚在5070um,满足工程机械水性底漆的施工和检测要求。

3结语

1)采用所制备的水性环氧底漆喷涂,漆膜平整光滑,附着力好,耐盐雾性好,施工可厚涂,不流挂,干燥快,与常规腻子配套性好。满足工程机械水性底漆的施工和检测要求;

2)选用水性环氧乳液(AQUAER-3012)与水性环氧固化剂(AQUAEPO-3126)搭配好的漆固比,同时配方选择适合的颜基比范围,漆膜的外观、干燥性、柔韧性、硬度、耐盐雾性能良好,再选用两类增稠剂复配(R972XS83),涂料的贮存稳定性和漆膜抗流挂性得到提升。


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