新材(cai)料科技與化(huà)學技術創新(xin)
電鍍中間體(tǐ)/水性工業塗(tu)料/工業清洗(xǐ)化學品
2025-12-23 08:23
a) 國内隻有(yǒu)少數工程師(shī)熟練掌握了(le)水性木器漆(qī)研發✉️技術;
c) 原材料市場(chǎng)不豐富，特别(bie)是特效助劑(ji)種類偏少。
一(yi)、水性木器漆(qi)的基本構成(chéng)
3、流平性
與油性(xìng)體系不同，水(shuǐ)性體系最大(da)的難點是特(te)效填👉料定向(xiàng)助劑🔞的缺乏(fá)，例如水性體(ti)系很難找到(dào)類似于油性(xing)聚酰胺蠟或(huo)者CAB這種對填(tian)料定向有特(tè)效的助劑，因(yin)此水性配方(fāng)工♉作者必須(xū)更加🌈耐心的(de)對市🆚面上助(zhù)劑進行篩選(xuan)⁉️，以滿足上述(shù)5點因素。
類(lèi)似于溶劑型(xíng)塗料中真溶(rong)劑和助溶劑(ji)，水性體系中(zhōng)💃🏻成膜❗助劑也(yě)扮演了類似(sì)的角色，也可(kě)以據此進行(hang)分類。針對水(shuǐ)性塗🈲料幹燥(zao)，有一句經典(diǎn)的評價：溶劑(ji)型塗✍️料幹燥(zao)是溫度主導(dǎo)，濕度幹擾;水(shuǐ)性塗料是濕(shi)度主導，溫度(dù)幹擾。
成膜助(zhù)劑的選擇和(he)搭配對塗料(liào)表現至關重(zhong)要，如果配方(fāng)表現📧好，是因(yin)爲成膜助劑(ji);反之亦然。但(dàn)是成膜助劑(jì)從體系中揮(huī)發的🏃♂️過程又(you)極其複雜，特(tè)别是混合溶(róng)劑，至今也無(wú)法🔴給出準确(què)的描述。
對塗(tú)料工程師而(er)言最在乎的(de)是實際應用(yòng)效果，衆多研(yan)究人員對此(ci)進行了不斷(duàn)的研究，撰寫(xiě)了各種書籍(jí)、文章，甚至還(hai)有專門的軟(ruan)件，所以現在(zài)至少可以大(dà)緻定性描述(shù)這些揮發過(guò)程，并且可以(yǐ)通過有效的(de)選擇和搭配(pèi)來解決一些(xie)現實問題，這(zhe)對塗料配方(fāng)工程師🈲來說(shuo)已經基💛本夠(gòu)用。
對于水性(xìng)木器漆體系(xì)，成膜助劑的(de)選擇主要基(jī)于🔞以下🔞考♻️慮(lü)：
良好的助成(chéng)膜性：可以降(jiàng)低成膜助劑(jì)使用量，配方(fāng)🚩更🧑🏾🤝🧑🏼加靈活;
快(kuai)幹性：這點對(duì)填料定向，早(zǎo)期性能的重(zhòng)要性不言而(ér)喻;
适當的揮(hui)發梯度：适量(liang)的慢揮發成(chéng)膜助劑對成(chéng)膜緻密性🙇🏻以(yǐ)及🔞防止縮邊(bian)等方面具有(yǒu)很大的幫助(zhu)。
目前主流的(de)成膜助劑選(xuǎn)擇有丙二醇(chún)甲醚(PM)、乙二醇(chun)🏃丁💃🏻醚(BCS)、二乙二(èr)醇乙醚(DEE)和二(er)乙二醇丁醚(mi)(DEB)。
爲了追求更(gèng)快的幹燥速(su)度，甚至會選(xuǎn)擇乙醇、丙酮(tóng)、苯🥵甲醇等快(kuài)揮發溶劑，幾(jǐ)乎是無所不(bú)用其極。
在水性木(mu)器漆體系中(zhong)，流變助劑有(yǒu)着極其重要(yào)的地位，影響(xiǎng)着👣塗料的各(gè)個方面，一個(ge)理想的有效(xiào)的流變曲線(xian)需要具備兩(liang)個方面的作(zuo)用：
1、觸變性：
2、後期流動性(xìng)，或者從一個(gè)更高的角度(du)看體系的流(liú)平：
在噴到闆(pǎn)材後，塗料需(xū)要一定的觸(chù)變性來防止(zhǐ)流挂🌈，并♊保持(chí)粒子的排列(lie)狀态。在過了(le)這個窗口後(hòu)，塗膜的收縮(suo)導緻乳液粒(lì)子🌈進一步進(jìn)行排列，此時(shí)盡可能低的(de)粘度有助于(yu)進一步排列(lie)，以及塗膜的(de)流平(爲什麽(me)在水性體🌈系(xì)中，流變助劑(ji)對流㊙️平的影(ying)響至關重要(yào)，流㊙️平劑的選(xuǎn)擇一節中将(jiāng)繼續闡述)。
這(zhè)裏對水性體(ti)系流變助劑(ji)做一個簡單(dān)的介紹，水性(xìng)工業塗料體(ti)系常用的流(liu)變助劑主要(yào)有以下三類(lei)：
b) 締合PU型(xing)(HEUR);一般分爲三(sān)類，牛頓型(建(jian)築塗料領域(yu)中常說的流(liú)🙇♀️平劑)，假塑性(xìng)和強假塑型(xing)(我們的體系(xi)需要使用強(qiang)假塑型)。這類(lèi)對顆粒增稠(chóu)，對表面活性(xing)劑敏感，對pH值(zhí)不敏感;
c) 氣相(xiang)二氧化矽、有(you)機膨潤土、蠟(là)類(氫鍵作用(yong)型)。
選擇(ze)堿溶脹流變(biàn)助劑主要是(shì)基于幾點：
1、強(qiang)觸變，有利于(yú)防沉，防流挂(guà);
2、對體系的HLB 值(zhi)不敏感;
這(zhè)一點可以用(yòng)來設計體系(xì)的流變曲線(xiàn)，與上節希🌐望(wàng)成膜助劑“适(shi)應締合型增(zēng)稠劑締合需(xu)要”中叙述的(de)一緻，我們期(qi)待在🏃♂️體系pH值(zhi)處于堿性時(shí)，堿溶脹流變(biàn)助劑具有強(qiang)觸變，在噴到(dào)闆上後，由于(yu)中和劑的💘揮(hui)發，體系轉變(bian)成酸性，從而(ér)導緻增稠效(xiao)果大減，體系(xi)粘度盡可能(neng)低，以增加流(liu)平和填料📐定(dìng)向。
對(dui)于儲存穩定(ding)性，根據乳膠(jiāo)漆的經驗，堿(jian)溶脹型是對(duì)體系的水相(xiang)增稠，而HEUR是對(dui)比較疏水的(de)顆粒增稠。如(ru)果單用一種(zhong)類型🐆的流✨變(biàn)助劑，難以獲(huo)得長期的滿(man)意的🎯儲存穩(wěn)定性(當然并(bìng)非🚩不可能)，如(rú)果拼用則可(kě)以獲得最佳(jiā)效果，這些都(dou)是我們想選(xuǎn)🧡擇HEUR類流變助(zhu)劑的原因之(zhī)一，正是鑒于(yu)HEUR類流變助劑(jì)有上述優🔴點(dian)，如果有效的(de)使用強假塑(su)型HEUR，一定可以(yi)獲得最佳效(xiào)果。
此外還希(xi)望借用締合(hé)型HEUR的締合強(qiang)烈的受到親(qīn)水性😄表面活(huo)🌈性劑影響的(de)特征來設計(jì)與上述ASE類似(sì)流變曲線，加(jia)入快揮發✊的(de)疏水性成膜(mo)助劑(EEP)，達到締(dì)合效果，同時(shi)由于中、慢揮(hui)❌發速度的親(qīn)水性成膜助(zhu)劑的存在，在(zai)疏水性成膜(mo)助劑基本揮(hui)發後，親水性(xing)成膜助劑在(zai)塗膜中富集(ji)，降低締合效(xiào)果，從而降低(dī)粘🏃🏻度。
但目前(qián)的結果是，使(shi)用蠟類增稠(chou)劑配合ASE，可以(yǐ)比較簡單的(de)獲得一個比(bǐ)較令人滿意(yi)的表面效果(guo)。
PH 值對水(shuǐ)性塗料的影(ying)響，可以查到(dao)非常多的論(lun)述，或者可以(yi)參考安格斯(si)對AMP-95 的介紹，各(gè)種類型的胺(an)都可以用來(lai)做pH調節🐆劑，但(dan)選擇pH值調節(jie)劑主要從兩(liǎng)個方面來考(kǎo)慮：體系主成(cheng)份的反應性(xing);揮發速度。
溶劑型體(ti)系可以通過(guò)表面張力差(cha)、低粘度來促(cù)進流平。通過(guo)選擇合适的(de)溶劑，使得溶(róng)劑的揮發會(huì)導緻表面張(zhāng)力的變化，因(yīn)此📞波峰和波(bō)谷的溶劑揮(hui)發差異會導(dǎo)緻表面張力(lì)的差異，促使(shi)體系流平。
但(dan)令人遺憾的(de)是，我們發現(xiàn)水性塗料中(zhōng)水分的揮發(fā)，體系表面張(zhāng)力變化很不(bu)明顯，依然會(huì)比較均勻🥰的(de)維持在較低(di)的表面張力(lì)水平，這就導(dao)緻水性塗料(liao)喪失了一個(ge)重要的流平(píng)動力。因此水(shuǐ)性塗料流平(ping)會更加依賴(lai)粘度。
水性體系(xi)的流平當然(rán)不會僅限于(yú)靠低粘度流(liu)平，市面上也(yě)有足夠多的(de)流平劑來供(gòng)大家選擇，碳(tàn)氫類、氟碳類(lèi)⭕、矽類、酯類🈲和(hé)丙烯酸類。
2、動态表(biǎo)面張力。
一般(ban)而言碳氫類(lei)表面活性劑(jì)具有很好的(de)降低動态表(biao)面張力的能(néng)力，而矽類或(huò)者氟碳類表(biao)面活性劑具(jù)有很好的🤟降(jiàng)低靜态🆚表面(miàn)張力的能力(lì)。爲了有✨效避(bi)免表面張力(li)問題帶來的(de)麻煩，有必要(yao)對此進😍行混(hun)拼使用。
還需(xū)要專門指出(chu)的是水性流(liu)平助劑并非(fēi)不可或🈲缺，有(you)聲稱從🚶♀️來不(bú)在水性木器(qi)漆中使用任(rèn)何專門的流(liú)☂️平劑，同樣可(kě)以獲得卓越(yue)的表面效果(guo)，這種做法也(ye)是有道理的(de)，從一定程度(dù)上說碳氫類(lèi)也好，氟碳類(lèi)也好，這些流(liu)平劑作用應(ying)‼️該體現在以(yi)下幾個方面(miàn)：降低表面張(zhāng)力;提高潤濕(shi)性;消除幹燥(zào)過程中，表面(miàn)張力差異導(dao)緻的桔皮或(huò)者貝納德漩(xuan)流❓渦。
由于表(biao)面活性劑的(de)關系，水性體(ti)系的表面張(zhang)力一直會保(bǎo)持♈在比較低(di)的水平，這時(shí)體系的表面(mian)張力💋已經可(kě)以滿足🚩基本(běn)的潤濕需要(yao)，而且水分的(de)揮發不會導(dǎo)緻體系的表(biǎo)面✂️張力大幅(fu)度上升，此外(wài)水性木器漆(qī)水揮發快，粘(zhān)㊙️度上升快🌈，流(liú)平時間短(所(suo)以有可能刷(shua)塗自📱幹采用(yòng)流平劑效果(guǒ)會更好些)。當(dang)然也有稱動(dong)态表面💯張力(li)對水性流平(píng)非常重要，可(ke)惜沒有看到(dao)具體論述，無(wú)論如何不使(shi)用流平助劑(jì)隻是一種境(jìng)界，大家還需(xū)要對比實驗(yàn)，進行合理的(de)選擇。
但如何(he)做到一個理(li)想的木器漆(qi)配方?
需要重(zhong)新審視前面(miàn)的内容：花了(le)很多篇幅來(lái)讨論成膜助(zhù)劑、流變助劑(ji)、pH 值調節劑和(he)流平劑，無非(fēi)解決3個問題(ti)：快幹性、恰當(dang)的流變曲線(xian)和流平性。實(shi)際上快幹性(xing)是存在極限(xian)和☀️限制的，這(zhè)樣流變曲線(xiàn)就顯得尤爲(wei)重要。理想配(pèi)方也需要🔆從(cong)這幾個方面(mian)着手🌍，特别是(shi)流變曲線，我(wo)們設想如下(xia)：
在水性(xìng)體系流平時(shi)間短的情況(kuàng)下，移動距離(li)盡可能短就(jiu)會顯🧑🏾🤝🧑🏼得比較(jiao)重要，以8μ和12μ的(de)填料爲例，中(zhōng)心的乳液顆(ke)粒如果要移(yi)👅動出填料表(biǎo)面之外，移動(dong)距離要增加(jiā)50%，實際體系乳(ru)液♌顆粒移動(dòng)要比這複雜(zá)的多，所以實(shi)際效果差距(ju)并不會象前(qián)面數據那樣(yang)大。
六、其他助(zhù)劑
白炭黑耐(nài)磨性，硬度，耐(nài)化性等性能(néng)提升顯著分(fèn)散是個問題(ti);
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