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2023-11-03 16:00
涂料助剂的选择、作用机理及在不同涂料体系中的应用
满足涂料生产工艺和涂料性能达到某种特定要求而少量添加的一些辅助的特殊材料,称之为涂料助剂。
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涂料助剂对涂料的重要作用。
超高粘度树脂消泡剂的选择?附着力促进剂对氨基烤漆储存性的影响?
八、油性环氧体系如何提高光泽?
除了常规加入增光剂促进漆膜表面平整来提高光泽以外,在原来的固化剂中引入油酸基的聚酰胺作为辅助第二固化剂,可大幅提高填料的浸润和覆盖能力,同PVC下达到更高光泽,相比增光剂,油酸酰胺对改善环氧整体性能上也有很好的帮助。
九、超高粘度树脂消泡剂的选择?
合适消泡剂往往是一对一的,具有一定的匹配性,建议挑选和高粘度树脂具有临界相容性的含氟消泡剂,如氟改聚酯、氟改有机硅等,相比普通硅氧烷消泡剂具有更好的破泡效果,通过不断测试挑选出不影响性能且具有理想消泡效果的助剂。
十、加了润湿剂依旧无法润湿薄膜?
表张是相对的,润湿剂表张需要匹配基材的达因值,如加入后润湿剂后水墨到达20mN/m,这已经是很低的表面张力,仍然无法润湿薄膜的原因可能是极性基团在阻碍基材润湿铺展,或薄膜本身未经过电晕等处理。特殊基材上也可用氟碳类润湿剂来降低表张。
十一、附着力促进剂对氨基烤漆储存性的影响?
这类问题常出现在硅烷偶联剂附着力促进剂,选择顿性些的偶联剂,反应活性低些的二乙氧基类型,水也会导致硅烷偶联剂活性的明显提高,也可以选用改性碳酸酯偶联剂,但效果没有硅烷那么强,副作用也小些。
水性环氧体系厚涂流变助剂如何选择?水性涂料润湿剂流平剂镜框效应?
四、水性环氧体系厚涂流变助剂如何选择?
水性环氧以胶束或乳化态存在,环氧极性相对偏高,使用气硅或膨润土搭配聚脲或聚酰胺使用,调整粘度和触变指数,可以减少粉体沉降和提高施工性,聚脲流变剂挑体系,选择聚脲时进行详细实验测试,聚酰胺流变剂则具有很好的通用性和触变性。
五、UV辊涂LED固化达到镜面效果?
对于有流平时间的工艺建议使用丙烯酸酯或者有机硅类型的流平剂,对于没有流平时间的工艺,建议选用具有良好相容性的丙烯酸酯流平剂,以及PD在1.1的超窄分布UV树脂,以保证体系在辊涂后的很好均一性,从而在瞬时达到镜面效果。
六、提高环氧树脂表面张力的助剂怎么选?
推荐使用低分子量润湿剂分散、润湿二氧化硅消光粉,是高极性链段加上合适的HLB值端基组成离子型或者非离子型润湿剂,工艺方面可以采用渐进式分散法,即先慢速搅拌,逐渐提高搅拌速度,以避免水性消光粉的团聚和沉淀。
七、水性涂料润湿剂流平剂镜框效应?
缩边是因为湿膜边缘溶剂挥发过快,导致固体份上升,未挥发的部分表面张力更低,这种表面张力的差异导致镜框效应的出现,加入过分降低表面张力的助剂容易出现缩边的情况,可以选择降低降表张助剂的添加量或者降表张更温和的助剂。
不同助剂的特性及应用中遇到的问题
一、润湿剂抗缩孔和铺展的不同倾向性?
基材润湿剂不同的构型和分子量会表现出不同的界面性能,倾向铺展性的润湿剂在树脂系统里的分布是趋向于全体分布的,有着低表面张力且相对相容性较好,而抗缩孔的润湿剂趋向于快速到达基材界面去发挥作用。
二、聚酰胺、聚脲防沉和其他防沉剂的区别?
1、不同于气相二氧化硅和膨润土基于矿物改性,通过有机聚合而成的聚酰胺防沉和聚脲防沉有着更好的触变效果、耐性和定向作用;
2、有机聚合产品的改性自由度更广,聚酰胺触变剂可以通过结构设计控制其增稠效果强弱,触变效果强弱,是流体状还是膏状;
三、低表面张力的有机硅树脂消泡?
可以选择具有和树脂有着临界相容性的有机硅消泡剂,这种情况下大部分这是一对一的,方案A里的消泡剂与方案B里有机硅树脂并不通用,树脂和消泡剂表张接近,且带不相容基团,来抑制气泡的产生,这需要大量实验测试。
流平剂在粉末涂料中的应用
流平剂的作用:流平剂种类很多, 不同涂料所用的流平剂种类也不尽相同油性涂料中最常用的流平剂就是丙烯酸酯类聚合物,通常应用于溶剂型涂料和粉末涂料中,尤其是在粉末涂料的生产和应用过程中是必用助剂。
丙烯酸系流平剂的合成一般用丙烯酸丁酯与胺、烷基酯聚合,聚合温度控制在80~90℃,溶剂用甲苯、二甲苯、环己烷等,聚合物的相对分子量控制在4000~10000,分子量分布越窄,流平效果越好。丙烯酸系流平剂主要应用在粉末涂料的生产和施工过程中,常用流平剂来改善涂膜外观,消除桔皮、缩孔、针孔、缩边等表面缺陷。流平剂通过降低或改变表面张力和界面张力,以及通过促使固化中表面张力的均匀化来消除涂膜表面缺陷。一种优质的流平剂能降低体系的熔融粘度,从而有助于熔融混合和颜料分散,提高对底材的湿润性,改善涂层的流动、流平,有助于除去表面缺陷和有利于空气的释放。
在粉末涂料中,最常用流平剂有丙烯酸酯均聚物和共聚物及改性聚硅氧烷。而聚丙烯酸酯类流平剂对使用超量和受污染的敏感性较聚硅氧烷的要轻。因此,涂料工业中使用最流行的体系仍是丙烯酸酯类聚合物。
粉末涂料的流平过程分为两个阶段。第一个阶段是粉末粒子的熔化,第二个阶段粉末粒子熔化后流动成为平整的漆膜。粉末涂料不含溶剂,在成膜过程不会产生表面张力梯度,流平更多的是与底材润湿有关。
粉末涂料常采用丙烯酸流平剂。如果流平剂呈液态,一般要预先制成母料才能使用。也有制成粉体的丙烯酸流平剂,专门用于粉末涂料,这类产品是将液态的丙烯酸流平剂吸附在二氧化硅粉体上,一些低档流平剂用碳酸钙吸附。
如果粉末涂料需要滑爽性和抗刮伤性,就要采用有机硅流平剂,已有制成粉体的专门用于粉末涂料的有机硅流平剂。使用有机硅流平剂要留意避免形成缩孔。
抗氧剂在耐高温粉末涂料中的应用
近年来,随着我国环保政策的不断加强和深入,对涂料行业提出了更高标准的环保要求,国内油漆行业纷纷向水性化、高固含、无溶剂化等方向转型升级,粉末涂料得到了迅速发展。
粉末涂料与传统工业用溶剂涂料相比,更具有经济性和环保性,而且具有优异的耐化学性、耐腐蚀性以及机械强度高等性质。粉末涂料在其加工和固化的过程中,要经受混合热加工和高温的烘烤,如果在生产过程中对分子链的保护不足,则易发生分子结构的热氧老化分解进而影响性能和涂料的色泽。并且更多的粉末涂料也越来越多地被应用到高温环境中,如电饭煲、微波炉等小家电的涂层,这些因素对粉末涂料的耐高温稳定性提出更高的要求。抗氧剂作为一种常见的抗老化助剂对高分子聚合物材料提供优异的抗热氧老化保护和长期的稳定性,是粉末涂料方案体系中不可缺少的组份,且越来越多的应用需求开发期望通过抗氧剂体系的优化来改善粉末涂料的耐高温稳定性。
涂料中涂层的网状聚合物是由无数分子链段通过化学键连接在一起,这些化学键上含有氢、氧、双键等,它们容易受到热、以及氧的攻击,产生大量的自由基和氢过氧化物,致使聚合物链段遭受破坏,最终导致涂层开始老化,出现光泽度降低、表面粉化以及变色等现象。在粉末涂料中添加抗氧剂可以有效抑制聚合物的热氧老化行为。
抗氧剂主要分为两大类:主抗氧剂和辅助抗氧剂。主抗氧剂主要包含芳香胺类抗氧剂、受阻酚类抗氧剂,其作用机理为捕获链反应阶段形成的自由基R▪和ROO▪,终止链式反应。辅助抗氧剂主要包含亚磷酸酯类抗氧剂和硫代酯类抗氧剂,其作用机理是分解ROOH,使其产生稳定物质。主、辅助抗氧剂复合使用可以起到一定的协同作用,达到更优异的抗氧化效果。
抗氧剂与光稳定剂如何提升粉末涂料耐候性?
紫外线辐射是粉末涂料自然老化的主要原因,大气中的氧是促进自然老化的重要因素。在紫外线和氧的作用下,引发粉末涂料产生自动氧化反应,即氧化连锁反应,使粉末涂料降解。水和热加速了此反应,起着光氧化的促进作用。
粉末涂料涂膜在形成过程中会存在弱链键和双烯结构的大分子链,在紫外线的辐射后,易发生光诱发的氧化降解反应(老化),导致涂膜的褪色、粉化。
同时粉末涂料在受到高温烘烤或日光照射后会发生热氧降解,老化、黄变等现象严重地影响了产品的外观及性能,为了防止或降低这种趋势的发生,通常采用添加抗氧化剂或热稳定剂的方式来实现。
添加抗氧剂时,配方可增加颜基比,达到不加抗氧剂时较小颜基比同样性能。抗氧剂的加入减少了树脂分解成低分子量产物的趋势,使大分子树脂更好包覆更多的填料,而性能不变。
由于粉末涂料的配方、固化过程、固化形式的多样化和复杂性,使得粉末涂料的光养护和光防护非常重要。光稳定剂对于涂料的光老化和延长涂膜的使用寿命效果十分显著,而且用量很小,一般仅为配方总量的0.5%~1.0%。因此在粉末涂料中应用光稳定剂提高其耐候性是一种十分简捷、低成本且非常有效的方法。
然而光稳定剂和抗氧剂对涂膜的稳定机理不同,将两种不同作用机理的稳定剂结合,希望能获得比单一稳定剂更好的稳定效果即协同效果。
但是协同作用的同时,两种不同稳定剂间的加和效应和对抗效应也将出现。
因此在对抗氧剂和光稳定剂并用时,很好地了解两者之间不同反应很关键,只有掌握了两者并用效果潜在的化学反应,才能设计出有效的抗氧剂和光稳定剂并用体系。
抗氧剂和光稳定剂添加到粉末涂料中,能有效抑制和降低粉末涂料在生产和应用中聚合物大分子的热氧化、光氧化反应的速度,显著提高涂膜的耐热、耐光性能,延缓涂膜的降解、老化过程,延长涂膜的使用寿命。
实验表明,将光稳定剂和抗氧剂并用应用到高性能粉末涂料中,如果使用得当,会出现协同效应,显著提高粉末涂膜的耐候性;如果使用不当,会出现加和效应,甚至对抗效应,使得涂膜的稳定性能下降。
消光粉在粉末涂料中的应用
随着生活水平的不断提高,人们需要不同光泽的涂料。高档的亚光涂料,以其自然、高贵、优雅,吸引了广大消费者。另外,亚光涂层的表面可遮蔽轻微的漆膜缺陷,使外观均匀一致,而受到涂料制造商的欢迎。因此,如何针对所制备的涂料的特性,选用合适的消光粉,以达到预期的效果,成为涂料配方设计师的主要问题。对光泽的控制是一个成功涂料配方的重要组成部分。
粉末涂料是一种新型的不含溶剂100%固体粉末状涂料。具有无溶剂、无污染、可回收、环保、节省能源和资源、减轻劳动强度和涂膜机械强度高等特点。近年来,随着用户对涂膜光泽观念的转变,国内半光、平光粉末涂料发展速度加快。据推算,我国粉末涂料产量中约5%~8%为平光、半光产品。
粉末涂料消光分为两大类:
1、物理消光
即采用无机填料充填法降低涂膜光泽。但由于填料比树脂密度大1/4以上,要达到破坏涂膜平整度,得到粗糙表面的效果,则填料的用量比较大,其直接后果将是涂层的流平性、机械性能大大降低,故采用此方法不能将光泽降得很低。另外添加硬脂酸盐、蜡和金属盐复合物、金属有机化合物、与体系不容的聚合物等方法也可以实现物理消光的目的。
2、化学消光
目前制备低光泽粉末涂料主要以化学消光为主,主要方法:
① 配方中加入互不相容的添加剂或热塑性高聚物,来调节涂膜光泽的程度。其原理是造成组分成为非均相体系,使涂层表面均匀地分布着不互溶物料。破坏了原来的均相系统,经烘烤后就达到了降低涂膜表面光泽目的。
② 采用两种性能相似而具有不同活性的粉末涂料以适当比例互相混合。由于反应活性或是固化温度的差异,达到涂膜光泽的降低。
③ 使用两种不同固化速度的固化剂。当一种固化剂首先与树脂组分交联形成固化膜,由于该固化剂用量不足,尚不能达到完全固化,而使涂层仍有一定的流动性,所以又进一步与第二种固化剂发生交联作用,当树脂在第二次固化后,涂膜表面收缩成不均匀状态发生消光涂膜。
聚丙烯酸酯类流平剂在粉末涂料中的应用
在粉末涂料体系中,表面张力和体系黏度是两个重要的因素,表面张力是涂膜流平的驱动力,黏度制约着熔融粉末涂料的流动。只有当两者达到平衡时,才能得到完美的涂层。流平剂的作用就是调节体系表面张力和黏度之间的平衡,其作用机理如下:
(1)流平剂的加入降低了粉末涂料体系的熔融黏度,增加了熔融涂料在固化前的流动性。
(2)由于树脂的有限相容性,使流平剂中的烷基支链迅速逃逸至表面,形成一个单分子层,增加了定向分子结构的密度,使表面张力更均匀,缓解了贝纳德漩涡的产生,减少橘皮形成的可能性。
(3)降低了熔融涂料与基材之间的界面张力,增加涂料对基材的润湿性,从而降低缩孔施体与缩孔受体间的表面张力梯度。
(4)改善了树脂对颜填料的润湿作用,且当流平剂从基料树脂中逸出时,排除了基料所吸附的某些气体,避免了缩孔的产生。
流平剂的种类有许多,有丙烯酸酯类、聚有机硅类、氟碳类等,但在粉末涂料行业中,应用最广的还是丙烯酸酯类流平剂。
(1)在粉末涂料配方体系中,流平剂的主要作用是调节体系的表面张力。(2)流平剂加入到粉末涂料配方中,会降低涂料体系的Tg,且流平剂用量越大,体系Tg降低得越多。
(3)在流平剂用量相同的情况下,流平剂本身的相对分子质量越小,对涂料体系的Tg降低得越多。
(4)流平剂加入至粉末涂料配方中能降低涂料体系的黏度,但降低程度不随其相对分子质量大小改变而改变。
(5)流平剂加入至粉末涂料中能降低体系的表面张力,其降低涂膜表面张力的能力不随其相对分子质量大小的改变而改变,即同一款流平剂,相对分子质量大的与相对分子质量小的对体系表面张力的降低程度相同。
粉末涂料助剂分类(二)
⑸表面划伤和增滑剂 涂膜的表面划伤包含有硬物划伤、擦伤和耐磨性等含义。常见的增滑剂有聚乙烯蜡、改性的聚丙烯蜡和聚偏二氟乙烯与聚乙烯蜡的混合物。
⑹纹理剂 能使涂膜表面形成纹理的助剂称之为纹理剂。
⑺抗粉末结块和粉体助剂
⑻脱气剂和消泡剂 最常用的脱气剂安息香。
⑼增电剂 能够改善粉末涂料粒子的带电程度的助剂
⑽抗静电剂和电荷控制剂 抗静电剂和电荷控制剂都是可以降低粉末涂层离子表面电阻率的助剂。前者是用来增加涂层的导电性以增加涂层向地面传送静电的能力;后者是用于控制粉末涂料粒子的带电性能和带电量以增加粉末粒子的带电速率从而增加粉末的上粉率以及客服法拉第效应所产生的粉末和工件吸附差的现象。
⑾颜料分散助剂 颜料分散剂是表面活性剂,它们在粉末涂料加工挤出和成膜过程中起到两方面的作用:增加树脂对颜料的润湿速率和程度;降低颜料聚集团的聚集能使脂更容易将颜料分散。
粉末涂料助剂的分类(一)
粉末涂料助剂是以增加粉末涂料的成膜性,改善或消除涂膜的缺陷,或是涂膜形成纹理的材料。助剂是起辅助作用的材料,粉末涂料的助剂大致分为以下几种:
⑴流平剂 粉末涂料使用的流平剂是低表面张力的丙烯酸聚合物。
⑵固化促进剂 固化促进剂是加速树脂与固化剂反应、缩短固化时间、降低固化温度的组分。这种促进剂有酸性和碱性两类,酸性有三氟化硼络合物、氯化亚锡、辛酸亚锡等;碱性包括大多数有机叔胺、咪唑化合物等。
⑶消光剂
⑷外光吸收剂、光稳定剂和抗氧剂
紫外线吸收剂是将日光中的紫外部分的光能吸收并转化为热能的物质,通过这种转化消除太阳光对涂层的损坏。这类物质主要是羟苯基苯并三唑的衍生物等。
光稳定剂是能够通过捕捉高分子材料分子中产生的自由基来阻止物分子的光化学降解作用的物质。这类物质一般是受阻胺,主要有四甲基哌啶的衍生物等。
抗氧化剂又称热稳定剂,是被用来防止在过烘烤中涂层黄变的一类物质。一般情况下它是空间位阻型抗氧化剂和抗水解的有机亚磷酸盐的混合物。
紫外线吸收剂和光稳定剂在协同使用时防光泽降低、防分解(粉化)、防变色的效果比单一使用要好得多。



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