工程履带用水性浸漆的研制

工程履带用水性浸漆的研制

□ 郭晓峰,王瑞宏
(河北晨阳工贸集团有限公司、河北省水性涂料工程技术研究中心,河北保定 072550)

0 前言
履带主要应用于履带式挖掘机、推土机、起重机、拖拉机等,我国大部分工程履带涂装用涂料还是采用溶剂型喷(或浸)漆。喷涂的工艺占用生产面积较大,生产效率低,很难形成均衡生产,原材料利用率低,污染大,操作工劳动强度大,另外由于履带结构及形状复杂,有很多部位易产生漏喷,严重影响了履带的涂装质量。而采用浸涂的方式,涂料的利用率虽然高,但是溶剂型浸涂漆在涂装中会释放大量VOC,造成大气污染,而且溶剂型涂料易燃易爆,时刻存在火灾隐患。晨阳公司研制的工程履带用水性浸漆,采用水性丙烯酸乳液为成膜物质,以水为分散介质,VOC含量低,不含卤代烃、苯、甲苯、二甲苯等有害物质,产品稳定性好。

1 试验部分
1.1 试验用原材料
水性丙烯酸乳液:Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ(DOW、DSM、北京东联、常州广树);润湿分散剂、防腐杀菌剂、pH值调节剂、成膜助剂、增稠剂、消泡剂、闪锈抑制剂、颜填料、去离子水等。
1.2 基本配方(见表1)及生产工艺
生产工艺:首先在分散缸中加入去离子水、颜填料、润湿分散剂、防腐杀菌剂、pH值调节剂、消泡剂等,均匀分散,再进行研磨至细度≤25 μm,然后加入乳液、成膜助剂、消泡剂、闪锈抑制剂、增稠剂等,黏度合格后过滤包装。
表1 工程履带用水性浸漆基本配方

2 结果与讨论
2.1 乳液的选择
高光泽的涂膜装饰性好,普遍得到客户的青睐。在满足遮盖的前提下,乳液的含量达到最高,可制得高光泽的涂膜。通过选择4种苯丙乳液,做成75%乳液分的黑灰色漆,浸板,其各项物理性能见表2。

从表2可以看出,乳液Ⅰ的光泽、硬度、附着力都比其他乳液要好。
2.2 消泡剂的选择
水性涂料配方中的颜料、助剂的存在,不仅产生大量泡沫,而且还能稳定泡沫;实际生产研磨阶段,采用卧式砂磨机由于空气压力的作用,同样可以产生大量的气泡;浸涂漆在初次投槽搅拌、槽液循环过程中,都会产生大量的气泡。泡沫的存在使生产操作困难,泡沫中的空气不仅会阻碍颜料或填料的分散,也使设备的利用率不足而影响产量;施工中给涂膜留下的气泡造成表面缺陷,既有损外观,而且降低涂膜的装饰和保护功能。试验中,分别选用含硅类消泡剂、聚硅氧烷类消泡剂及分子级消泡剂,从表3可以看出分子级消泡剂的消泡效果较好,分子级消泡剂[1]的消泡活性物质接枝在载体物质上形成聚合物,聚合物分子链上带有润湿作用的羟基(—OH),消泡活性物质分布在分子的四周,活性物质不易聚集,与涂料体系相容性良好。分子级消泡剂的优点为:在高光涂料中,不影响高光涂料的光泽;应用中相容性好,施工中破泡快;较普通消泡剂破泡速度快,对破细泡有明显效果。

2.3 防腐杀菌剂的选择
工程履带用水性浸漆是以水为分散介质,呈弱碱性,pH值在7.5~8.5,贮存温度在5~35 ℃,贮存期一般为6~12个月,槽液在使用时长时间暴露在空气中,容易受到微生物的污染与破坏。因此,在工程履带用水性浸漆的生产和贮存及投槽后易造成产品质量不稳定、变色、发臭、pH值改变等现象;涂料干燥成膜后,会发生变色、松软、附着力降低、失光、开裂、气泡等现象,从而使涂层失去保护作用。罐内防腐剂一般只能抑制细菌和霉菌的生长,对藻类无效;而干膜杀菌剂只能杀死霉菌和藻类,对细菌和真菌不起作用。选用高效广谱杀菌剂,它不含溶剂和甲醛,对大多数细菌、真菌、霉菌起作用。可以解决由菌类污染引起的破乳、变质、发霉、发酵等问题,与各类表面活性剂及其他化工原料配伍性好。使用量一般为0.5%~1.8%。
2.4 浸漆中出现问题及解决方法
2.4.1 流挂问题
当涂料涂布于一个垂直面时,由于重力,涂料有向下流动的倾向,流挂便是由重力引起的流动。涂料的黏度是抗拒流动的量度,因此是防止流挂的因素。
经数学分析,流挂的速度公式[2]表示如下:

式中,为涂料的密度,g为重力加速度常数,x为涂层厚度,η为黏度。黏度大,流挂速度小,涂层薄,流挂速度也小。控制流挂主要是控制黏度,因为涂层厚度是由遮盖力和干膜性能决定的,不能太薄。表4为浸涂黏度对涂膜厚度及其表面效果的影响。

从表4可以看出,黏度低时,表面抗流挂好,但是涂膜薄。黏度增大,流挂比较严重。综合考虑涂膜表面效果及膜厚,确定浸涂的黏度为25 s(涂-4杯,25 ℃)。
2.4.2 闪锈问题
浸涂漆的闪锈问题是指新施工的水性涂料在干燥过程中出现的锈斑现象,这一现象主要出现在被腐蚀的界面或新近活化的钢铁表面。闪锈的产生可能与铁化合物的溶解和沉淀有关。水性涂料在低pH值时,低温和高湿度的情况下,延长了水与基材的接触时间,易出现闪锈。解决闪锈的方法:(1)调整水性涂料的pH值,使其保持在弱碱性;(2)添加闪锈抑制剂。目前人们已经逐渐摒弃对人身体有害的亚硝酸盐类,多选用有机络合物类,涂膜形成后这种络合物转变成水不溶性络合物,能够起到长效闪蚀抑制剂的作用。
2.5 性能指标
目前工程履带用水性浸漆没有相应的国家标准,根据《环境标志产品技术要求水性涂料》(HJ/T201-2005)、晨阳公司企业标准《水性工业漆》(Q/CYQ01-2010)以及客户需求,来确定工程履带用水性浸漆的技术指标。表5为工程履带用水性浸漆的技术指标及检测结果。

3 结语
工程履带用水性浸漆以水性丙烯酸乳液作为成膜物质,以水为分散介质,不需溶剂稀释,VOC含量低,不含卤代烃、苯、甲苯、二甲苯等有害物质,解决了溶剂型浸漆VOC含量高、污染严重及火灾隐患的问题。有效降低了对环境的影响,减少火灾风险和贮存隐患,简化及降低企业通风、水处理等方面的流程及成本,还有助于降低职业病发生的潜在机率。另外工程履带用水性浸漆槽液质量稳定,无需特殊维护,施工方便。

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