青岛益群漆业有限公司 殷晓燕
摘要：以聚醚改性硅氧烷表面活性剂为主料，合理搭配有机聚硅氧烷溶液消泡剂、环保溶剂，用以提高水性金属涂料的润湿性，降低其表面张力，使其达到耐油污的效果。添加到水性套色钢桶漆中，可以使套色不渗色、不飞溅。
关键词：聚醚改性硅氧烷表面活性剂 低张力 耐油污 套色不渗色、不飞溅
1、前言
在环境污染越来越厉害的今天，环境保护成了现在社会人们最关心的问题。其中，传统的涂装行业造成环境污染占得比例大约在38%左右。传统涂装大多使用溶剂型涂料，溶剂型涂料在生产、施工和固化的过程需要加入大量的挥发性有机溶剂，这些有机溶剂不仅影响到人们的身体健康，而且对我们赖以生存的大气也同样造成破坏。
近几年，世界各国都已经逐步重视到有机废气中挥发有机物的危害性，关于控制排放VOC的法规日渐严厉。2016年12月25日十二届全国人大常委会第二十五次会议通过了《中华人民共和国环境保护税法》，自2018年1月1日起施行。在此法规里面，明确的规定了国家和地方的污染物排放标准，超出标准的部分会按实际排放量来收取相应的税额。
一系列环境保护政策的出台，促使着涂装行业逐步淘汰溶剂型涂料，开始使用水性涂料和其他环保涂料。水性涂料，顾名思义，主要溶剂是水，安全环保，VOC极低，是环境友好型产品，但水性涂料的施工对底材处理要求高，要求底材无油污，无锈蚀。涂装行业对底材的处理往往达不到水性涂料理想的施工要求，这势必影响到其附着力和其他性能。
本文研制的耐油污水性金属涂料组分，可以降低涂装行业对底材的处理要求，它不仅可以有效降低水性涂料的表面张力，提高其耐油污性，又可以应用在水性钢桶套色涂料中，使套色不渗色，不飞溅。
2、实验部分
2.1耐油污水性金属涂料组分参考配方见表一：
表一
序号 | 原材料 | 配比（%） |
1 | 水 | 60 |
2 | 有机聚硅氧烷溶液消泡剂 | 5 |
3 | 聚醚改性硅氧烷润湿剂 | 15 |
4 | 环保溶剂 | 20 |
2.2制作工艺
生产操作中的加料顺序是按照下表流程图的顺序在规定的设备内进行生产的。此外，过程控制参数设备操作及控制时间，见表二：
表二
分散一阶段 | ||
设 备 | 转 速 | 时 间 |
调速分散釜 | 2000r'p'm | 30min |
分散二阶段 | ||
调速分散釜 | 500r'p'm | 30min |
过滤包装 | ||
应用 | ||
3、性能指标
3.1基础性能
最终产品应用到水性金属涂料（醇酸类）中的性能指标检测如下表所示：（基材统一处理，用抹布擦拭，允许存在少许油污）见表三：
表三
序号 | 检验项目 | 水性金属涂料（醇酸类） | 水性金属涂料（醇酸类） 添加本组分5%后 |
1 | 漆膜外观 | 有少许缩孔 | 无缩孔 |
2 | 划格实验 | 局部呈片状脱落 | 附着力1级 |
3 | 硬度 | 6B | HB |
4 | 耐弯曲测试（mm) | 1 | 1 |
5 | 耐水性（24小时） | 局部起泡，起皱 | 不起泡、不起皱 |
6 | 挥发性有机化合物 | 38g/L | 38g/L |
7 | 重金属 | 未检出 | 未检出 |
由上表的数据可以得出，底材相同的处理条件下，添加5%本组分后的漆膜表观正常，无缩孔，附着力一级，未添加组分的漆膜表观呈现少许缩孔，附着力差，由此可见，本组分的适量添加可提高漆膜的耐油污性。
3.2 钢桶套色实喷性能
本组分应用到水性钢桶套色涂料中的性能指标检测如下表所示：
（基材统一处理，用抹布擦拭，允许存在少量油污）见表四：
表四
序号 | 检验项目 | 水性钢桶套色涂料 | 水性钢桶套色涂料 添加本组分8%后 |
1 | 漆膜外观 | 颜色互渗、飞溅 | 无渗色、无飞溅，接茬整齐 |
2 | 划格实验 | 附着力2级 | 附着力1级 |
3 | 硬度 | 2H | 2H |
4 | 耐弯曲测试（MM) | 1 | 1 |
5 | 耐水性（24小时） | 不起泡、不起皱 | 不起泡、不起皱 |
由上表可看出，底材相同条件处理下，添加8%组分的水性钢桶套色涂料施工性更为优异，双色无渗、无飞溅，附着力1级。未添加的漆膜颜色互渗、飞溅，施工性差，附着力2级。由此可见，本组分的适量添加对提高漆膜的施工性有很大提高帮助。
4、结果与讨论
4.1基材润湿剂在本组分中的作用
基材的润湿过程是指基材表面的空气被液体涂料所取代的过程，当液体涂料的表面张力小于基材的临界表面张力时候，基材才能被良好地润湿。水的表面张力很大，是极性分子结构，而油是非极性分子结构，当水与基材表面的油接触时，两者表面张力差距大，且化学结构不相似，不产生亲和力，故达不到良好的润湿状态。
基材润湿剂（表面活性剂）是降低表面张力的最主要成分，主要分为非离子型润湿剂（如烷氧基醚类）、阴离子类。
对它的选择要综合考虑到：用量少、降低表面张力效率高、与体系相容性好、不起泡、不稳泡、不影响到重涂、不降低附着力等因素。
表五是几种润湿剂的性能比较，本组分选择的是一款综合效果显著的表面活性剂---聚醚改性硅氧烷润湿剂。
表五
种类 | 静态表面张力 | 动态表面张力 | 起泡性 | 水溶性 | 重涂性 | 耐水性 |
非离子 | 35 | / | 强 | 好 | 差 | 好 |
阴离子 | 30 | 30 | 强 | 好 | 差 | 好 |
炔二醇类 | 33 | 35 | 弱 | 好 | 稍差 | 差 |
聚醚改性聚硅氧烷类 | 25 | 50 | 较强 | 差 | 好 | 好 |
氟碳类 | 21.2 | 72.4 | 强 | 差 | 好 | 好 |
从表中可以看出，聚醚改性硅氧烷类润湿剂降低表面张力效率高、低泡、不影响重涂和耐水性。它除了对基材抗油污有着显著的作用，还可以改善漆膜干燥过程中表面张力的不平衡，提高漆的流动和流平性能，应用在水性钢桶套色涂料中，可以做到不渗色、不飞溅，效果突出。
4.2组分中消泡剂和其他组分的选择
组分中添加适量的浓缩型有机聚硅氧烷溶液消泡剂，用于消除涂料在低表面张力下的微泡。消泡剂的消泡机理一般分为四个过程：消泡剂渗透在气泡膜的表面---在气泡膜的表面扩散---吸附表面活性剂---导致气泡膜表面张力不平衡而破泡。它要有良好的分散性、较强的扩散性、与体系良好的相容性、较好的抑泡性和消泡效果持久性。
组分中添加适量的环保有机溶剂，其不参加大气光化学反应，能去有效溶解基材表面的少许油污，提高了涂料的抗油污性和施工性。
5、结论
在水性金属涂料中添加耐油污水性金属涂料组分，能有效降低涂料的表面张力，提高其耐油污性，降低了涂装过程中对金属表面的处理要求。添加到水性钢桶套色涂料中，改善了其施工性，使套色施工不渗色、不飞溅，解决了水性涂料套色喷涂的难题。
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