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    水性漆在工業涂裝設備上的研究和應用

    發布時間:2015-07-10 16:48:31
     
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     防腐蝕涂層是防止基材腐蝕的主要方法之一,目前各防腐蝕涂層多采用溶劑型防腐涂料,該涂料最大的缺點是含有大量的溶劑,污染環境、易燃,對人體和人類的 生存環境造成危害。另外油漆中的溶劑大部分來自石油和煤炭,這些資源均為不可再生資源,人類過度開發終將造成資源的匱乏。這些資源的浪費和污染環境與世界 低碳經濟的發展要求相背。從國內外涂料的發展趨勢,以及技術進步的可能性分析開發環保的防腐漆是涂料業發展不可逆轉的趨勢。本文詳述了環保型的水性涂料分 類以及在工業涂裝領域的應用研究。
     
        2 法規依據
     
        1986年德國制定了《大氣凈化技術綱要TA-LUFT》。1988年日本制定了《碳化氫排出抑制指導方針》。1990美國通過的CAAA《清潔空氣法修 正案》要求采取嚴格措施。1992年UNEP國際議定書通過《大氣污染的防治VOC消減計劃》。1994年歐洲提出了《限制汽車涂裝過程中排放物溶劑控制 指令》。2005年美國啟用更為嚴格的VOC法規,工業維護涂料的VOC含量限制在350g/L,其中底漆和中涂的VOC含量限制在250g/L。我國政 府也越來越重視涂料中VOC的問題,國家質檢總局2001年12月10日發布了《10項室內裝飾裝修材料中要害物質限量的強制性標準》。2005年國家環 境保護總局頒布了HJ/T201?2005《環境標志產品技術要求?水性涂料》明確規定了水性工業漆產品的VOC含量小于250g/L。2010年6月1 日發布的強制性國家標準GB24409-2009《汽車涂料中有害物質限量》對汽車涂料中VOC含量進行了限制。
     
        3 水性漆的大致分類和特點
     
        按成膜樹脂分目前較成熟的水性漆可分為單組份水性丙烯酸類、水性醇酸類、水性環氧酯類、水性氨基類、雙組份水性環氧類、和雙組份水性聚氨酯類等。
     
        1)水性丙烯酸類是水性漆中使用量最大應用面最廣的一類水性漆。該類產品以水性丙烯酸樹脂(乳液)為成膜基料,附以其他成分可以制備出非常豐富的水性丙烯 酸涂料。由于水性丙烯酸樹脂(乳液)采用不同的軟硬單體,制備出不同硬度甚至彈性的乳液;采用特殊的功能單體,可以制備在多種底材上具有優異附著力或優異 耐腐蝕性的乳液,等等。因而可以制成不同性能要求的水性漆。如側重于耐腐蝕性的水性防銹型丙烯酸漆,側重于耐光老化和高裝飾性的水性丙烯酸面漆。水性丙烯 酸類涂料具有助溶劑含量少、漆膜干燥速度快、施工效率高、色彩豐富、漆膜豐滿等諸多優點。但也存在一些不足之處,比如環境溫度和濕度的變化對漆膜干燥和性 能影響較大,對底材處理要求比較嚴格,輕微的底材銹蝕或雜質即可能造成大面積的閃銹發生。
     
        2)傳統的醇酸樹脂漆在油漆的使用中占有相當大的比例,將醇酸樹脂水性化,在技術上可行,從可持續發展角度也非常必要,因為生產水性醇酸樹脂所需的原材料 基本不依賴于石油產品。水性醇酸樹脂干燥速度較慢,同時其涂膜早期硬度、耐水性和耐溶劑性也較差,另外,由于水性醇酸樹脂在油類選擇和油度確定上還沒有像 溶劑型醇酸樹脂那么豐富,因此,高裝飾性、高豐滿度、色彩艷麗的水性醇酸漆,還有待深入開發。為進一步提高水溶性醇酸樹脂的性能,需要對其進行各種改性。 常用的改性方法有有機硅改性和丙烯酸改性。通過改性后可以獲得良好的保色性、保光性、耐候性、耐久性、耐腐蝕性、快干性及高硬度等,克服了常規水性醇酸樹 脂涂料貯存穩定性差,干燥速度慢,早期硬度、耐水性和耐溶劑性較差等弊病。
     
        3)水性烘干漆通常以含羥基的水性聚酯樹脂或水性丙烯酸樹脂與水性氨基樹脂或水性封閉型多異氰酸酯為交聯劑在高溫下反應固化成膜的一類涂料。該類涂料具有 附著力好、耐水性、硬度高、、韌性好、光澤高、外觀效果好、生產效率高等諸多優點,是汽車工業或流水涂裝作業的理想水性漆產品。但是為了滿足烘干涂裝效 果,水性烘干漆中還是要加入一定量的助溶劑,會對VOC的控制有影響。
     
        4)水性環氧涂料以水性環氧乳液、防銹顏料、功能填料、水性助劑配以水性環氧固化劑組成。水性環氧樹脂以相反轉乳化法制備的水性環氧乳液在穩定性和耐腐蝕 性方面較佳,分子中含有極性的羥基、醚鍵等,對多種底材形成較強的吸引力。而且環氧樹脂分子中沒有不飽和鍵,漆膜固化時收縮力小,僅為2%左右,分子中的 醚鍵使分子鏈柔軟便于旋轉,可以消除冷熱變化造成的內應力,這樣可以保證整個配套漆膜在受到外界環境破壞時,整個漆膜的良好配套性。
     
        5)雙組份水性聚氨酯涂料一般使用含大量羥基的水分散型多元醇制漆,配以脂肪族異氰酸酯固化劑固化成膜,因樹脂中酯鍵和脲鍵的存在,漆膜的柔韌性、機械強 度、耐磨性等十分優異。高聚物分子之間可形成非環和環形氫鍵,在外力作用下,氫鍵可分離而吸收外來的能量。當外力去除后可重新形成氫鍵,如此的氫鍵裂開又 形成的可重復性使漆膜具有高度的可修復性和耐光老化性。
     
     
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