汽车零部件用低温烘烤型水性涂料的制备及施工应用

3.2助剂选择

3.2.1分散剂选择

在色漆生产中，最重要的步骤之一是固体颜料在液相基料溶液中的均匀分布。分散过程中需要研磨颜料附聚体，从而最大地展现出颜料的颜色性能，满足光学方面的要求，例如色点、色强度、色度和透明度。润湿分散剂润湿颜料表面，避免分散后的颜料颗粒再次附聚。假使颜料研磨步骤不是最佳，那么许多缺陷就会发生，例如絮凝、光泽降低、颜色偏移、浮色/发花、贝纳德漩涡以及沉淀等。

通过研磨过程，聚合物型润湿分散剂通过官能团的吸引作用而锚定于颜料表面。由于它们的空间位阻和静电排斥作用，保持合适的颜料间的距离，这样减少了不受控制的絮凝的倾向，从而保证涂料内部获得足够的稳定性。

本项目中选用嵌段型丙烯酸聚合物作为分散剂，采用NUOSPERSEFX-600和DISPERBYK-190复配使用，制备得到水性涂料。涂料细度满足要求，并且涂料可稳定储存6个月以上，50℃烘箱内储存1个月无硬沉底。实验结果表明，选用该类复合分散剂，可将颜填料研磨至规定细度，制备的涂料储存稳定性优异。

3.2.2流平剂选择

涂料施工后，有一个流动及干燥成膜过程，然后逐步形成一个平整、光滑、均匀的涂膜。涂膜能否达到平整光滑的特性，称为流平性。流平不良表现为：刷痕、滚痕、桔皮、缩孔、流挂和针孔等，这些现象的产生降低了涂料的装饰和保护功能。改善涂料的流平性需要考虑加入合适的流平剂，通常需要加入流平剂，可以做到显著降低涂料的表面张力，提高涂料的底材润湿能力和漆膜的流动性、消除Benard旋涡从而防止发花。

本项目中分别选用进口流平剂BYK348和国产流平剂，并与不加流平剂的涂料进行对比，表4可知，加入流平剂后，涂料中发花现象明显改善，国产和进口流平剂流平性均较好，同时，涂层的硬度、耐水性和耐腐蚀性均较优。因此，选用国产流平剂B作为流平剂。

表4不同流平剂流平效果及其对涂膜性能影响

图1不同流平剂流平效果：1#空白样品；2#进口流平剂BYK348；3#国产流平剂B

3.2.3增稠剂选择

水性涂料中含有大量的颜填料，这些颜填料在分散剂的作用下可以稳定在涂料体系中。然而，在重力作用下，颜料、填料和其他固体物质会有下沉到容器的底部的趋势。考虑到涂料的稳定性和储存周期，降低涂料的沉降速率至关重要。颜料沉降是一个低剪切速率的现象：所涉及的剪切速率小于10-2s-1，所以涂料在这种低剪切速率下的粘度对防止颜料的沉淀至关重要。一般情况下，通过选择增稠剂调高低剪切下的粘度，达到增稠效果，从而延缓颜填料的沉降。另一方面，在施工状态下，特别对于喷涂施工过程，希望涂料的粘度降低，这有利于施工和流平。综合两方面要求，需要涂料有一定的触变性。可以通过加入特定的增稠剂达到触变效果。

表5不同增稠剂增稠效果

流变助剂从性能上可分为高、中、低三种剪切黏度的类型：低剪切黏度的流发助剂能够提供罐内黏度，防止颜料沉降，并有效的控制漆液在立面作业时产生的流挂；提供中高剪黏度的流发助剂能很好的提高水性涂料的丰满度和流平性，而专用提高高剪切黏度的流发助剂则帮助流平、防止飞溅以及提高辊、刷涂施工性能。所以，流发助剂的种类和用量必须根据施工的要求及体系来选定，一般根据施工方法的不同来选定流发助剂类型，往往通过多种剪切黏度的流发助剂来搭配才能达到所需施工效果。

表5列出了不同增稠剂体系对涂料增稠及触变影响。本项目中选用聚氨酯缔合型增稠剂和膨润土组合作为流变助剂。采用CoapurTM830W和膨润土协同使用，可以提供高、中、低的剪切黏度的平衡。所制备涂料既能在低剪切粘度下防止颜料沉降，也能在中高剪切粘度下提高涂料的丰满度和流平性，取得了较好的效果。

3.2.4消泡剂选择

涂料制造过程中，颜料和填料的分散、增稠调漆过程中的搅拌、成品涂料在过滤分装过程中产生振动、涂料在调色过程中与色浆混合搅拌，搅拌引入空气，空气在水性涂料中被表面活性剂包裹稳定在涂料中都会产生气泡。存在于漆液中的气泡如不及时消除，漆膜干后，形成不可接受的瑕疵。表6给出了不同消泡剂的消泡表现，可以看出，有机硅类消泡效果较好，相对用量少，但容易产生缩孔；矿物油类消泡剂消泡效果稍差，所以添加量需要增加。综合考虑，消泡效果、涂膜缩孔以及添加量，本项目选择BYK025作为消泡剂。

表6消泡剂种类及性能对照表

3.2.5防闪锈剂

水性工业漆主要是用水来做稀释剂，是区别于油性工业漆的一种新型环保防锈防腐涂料。因为自干型/低温烘烤型涂料干燥时间较长，水和含铁基材接触很容易出现锈点，一般我们称为“闪锈”。闪锈是由于涂料中的水分与铁表面（如钉头、钢等）的接触产生的。当涂料在一般环境（如潮湿气候环境）施工时，出现这种闪蚀的可能性更大。为了解决闪锈问题需要在配方中添加抗闪锈助剂。

目前市场上抗闪锈剂主要应用两类产品。一类是价格低廉的亚硝酸盐，众所周知，亚硝酸盐有剧烈的生物毒性，过量使用和排放会引起环境生物的急性中毒，而且由于其良好的水溶性，对漆膜耐水性和长期防腐性能也有不利影响。另外一类是有机金属盐和改性锌螯合物或者为二者的复配物，由于这类产品目前在国内没有人生产，产品都是依靠进口，成本较高，制约了这类产品大范围应用。

表7中列出了不同类型抗闪锈剂的效果。本项目中选用一种含有多种缓蚀剂成份的有机螯合物ZT-709，该防闪锈剂能有效抑制水性涂料涂刷在铁质底材上后的干燥过程中出现的闪锈现象。该产品不会对漆膜产生任何不利的影响，而且在干燥过程中由于绝大部分转变成了不溶于水的络合物，相当于使被涂装的金属表面产生钝化膜，从而提高涂层的耐腐蚀性能，形成的络合物在防闪锈的同时可以有效提高涂料干膜的防锈性能和耐盐雾性能。

表7防闪锈剂种类及性能对照表