返回顶部
返回首页
返回首页
中网资讯全新改版进行中!
水性工程机械涂料“湿碰湿”配方设计和应用研究,360资讯网,ChinaNews360.com
home 您现在的位置: 首页 >固化剂 > 详细信息
水性工程机械涂料“湿碰湿”配方设计和应用研究
2020年09月10日    阅读量:    新闻来源:朱远 黄山联固新材料科技有限公司  |  投稿

近年来,我国一系列环保政策出台,水性涂料在金属涂装市场的份额不断提高,尤其是工程机械领域,三一重工、中联重科等等工程机械巨头纷纷上线水性涂料。工程机械涂层一般为“环氧底漆+聚氨酯面漆“两涂层体系,基于加快生产节拍、节能减排、减少人力等等的考虑,越来越多工程机械涂装线将传统的两喷两烤(2C2B)改成了两喷一烤(2C1B):在环氧底漆未完全干透时喷上聚氨酯面漆,再进行烘烤,即所谓的“湿碰湿”。[1-3]


工程机械涂料“湿碰湿”工艺对水性漆的应用提出了很大的挑战涂料在线coatingol.com。由于水的挥发潜热大,水性环氧底漆普遍慢干,在“湿的”环氧上喷上聚氨酯面漆,一方面环氧漆内的气泡未逸出就罩面漆,底漆内的气泡顶起表干的面层,面漆易起痱子,如图1所示;另一方面,环氧底漆的固化剂(脂肪胺)会优先和聚氨酯面漆的固化剂(异氰酸酯)发生反应,使得底漆和面漆都无法充分固化,性能变差。


水性工程机械涂料“湿碰湿”配方设计和应用研究 360资讯网,ChinaNews360.com

图1“湿碰湿”面漆起痱子


本文以联固化学的快干环氧乳液Banco2092、快干环氧固化剂920、羟丙分散体Uacryl2150、异氰酸酯固化剂Uahard3596T为基料,开发了15min“湿碰湿”外观和性能均良好的水性工程机械底漆和面漆涂料配方。


实验部分

实验原料

水性工程机械涂料“湿碰湿”配方设计和应用研究 360资讯网,ChinaNews360.com

表1 实验原材料表

涂料制备

将去离子水和多聚硅酸镁铝高速搅拌20min,再将分散剂、润湿剂、消泡剂依次加入分散缸中,搅拌均匀,边搅拌边加入填料,中速分散20分钟,研磨至细度25µm以下,转入调漆缸,边搅拌边加入树脂、成膜助剂、润湿剂,最后用增稠剂调整粘度。配方见表2和3。


水性工程机械涂料“湿碰湿”配方设计和应用研究 360资讯网,ChinaNews360.com

水性工程机械涂料“湿碰湿”配方设计和应用研究 360资讯网,ChinaNews360.com

表2 水性环氧底漆配方


水性工程机械涂料“湿碰湿”配方设计和应用研究 360资讯网,ChinaNews360.com

水性工程机械涂料“湿碰湿”配方设计和应用研究 360资讯网,ChinaNews360.com

表3 水性聚氨酯面漆配方


结果与讨论


水性环氧树脂的选择

“湿碰湿”需要环氧底漆在室温下快速表干,这样一方面有利于底漆内气泡的快速逸出,一方面也有利于脂肪胺分子的初步“锚定”,减少和异氰酸固化剂的反应。因此选用E20大分子环氧乳化的产品:Banco2092和竞品1、2、3。对比指触干时间,并进行15min“湿碰湿”测试。湿碰湿工艺见图2。温湿度控制在23℃50%RH,底漆面漆干膜厚度40-50um,结果见表4。

水性工程机械涂料“湿碰湿”配方设计和应用研究 360资讯网,ChinaNews360.com

图2 “湿碰湿”工艺流程


水性工程机械涂料“湿碰湿”配方设计和应用研究 360资讯网,ChinaNews360.com

表4 Banco2092和竞品1、2、3“湿碰湿”测试对比


由表4知,竞品1和Banco2092表干最快,15min“湿碰湿”后面漆光泽高,无痱子,但是竞品1干得太快,成膜性不佳,喷涂时容易在板的边缘开裂,见图3,从而影响了面漆的表观。而竞品2、3表干太慢,15min“湿碰湿”,面漆很多痱子,而且光泽不高。

水性工程机械涂料“湿碰湿”配方设计和应用研究 360资讯网,ChinaNews360.com

图3  竞品1喷涂开裂现象


树脂是涂料的主要成膜物质,决定了涂膜的主要性能。Banco2092在乳液合成的过程中使用了反应型乳化剂。如图4所示,反应型乳化剂分子通过共价键键合在乳胶粒表面,相对于使用传统乳化剂,其乳液的稳定性更好,成膜速度更快。而且由于成膜后反应型乳化剂不会向界面迁移,在空气-涂膜界面和基材-涂膜界面不会出现连续亲水层,涂膜致密程度更高,疏水性和附着力更强。

水性工程机械涂料“湿碰湿”配方设计和应用研究 360资讯网,ChinaNews360.com

图4 Banco2092结构示意图


水性环氧固化剂的选择和优化

环氧固化剂种类对交联反应速度至关重要,影响了涂层的表干时间和初期硬度的建立。通常,为延长水性聚氨酯面漆的开放时间,使NCO和水反应出的CO2充分逸出,减少起痱子的风险,面漆里会加入大量的慢干溶剂。而在“湿碰湿”时,如果环氧底漆初期硬度不高,面漆的慢干溶剂容易对底漆“咬蚀”,影响面漆外观。这里选用两种水分散形式类型的固化剂,进行湿碰湿的对比,结果见表5。可知,Banco920和竞品1干燥速度较快,“湿碰湿”后面漆无痱子,也不咬底。这是因为分散体型的胺通常疏水亲油,加入环氧乳液时,由于亲油,固化剂会迅速“钻”进乳胶粒里发生交联反应,从而有较快的干燥速度。此外,Banco920含苯环,固化剂初期硬度也较高,可减少面漆溶剂“咬蚀”风险。


水性工程机械涂料“湿碰湿”配方设计和应用研究 360资讯网,ChinaNews360.com

表5 Banco920和竞品1、2、3“湿碰湿”测试对比


为了提升干燥速度,在做油性环氧时,通常会在固化剂中混入一定量的叔胺类促进剂K54。但K54通常不溶于水性固化剂中。为此,选用Banco920和竞品1进行K54的干燥速度和存储测试对比,结果见表6。可知Banco920和K54相容性较好,长期存储无硬沉无析出。添加K54可以进一步缩短表干时间,添加量越大干燥速度越快。Banco920可添加K54意味着,固化剂的干燥速度可以进行有效调整。

水性工程机械涂料“湿碰湿”配方设计和应用研究 360资讯网,ChinaNews360.com

表6 Banco920和竞品1添加K54测试对比


羟丙分散体的选择

“湿碰湿”易产生痱子,选择无泡膜厚高的羟丙分散体是基本原则。这里选用Uacryl2150、竞品1、竞品2对比,测试其在流平10min,60℃烘烤30min工艺下的无泡膜厚以及“湿碰湿”效果,结果见表7。可知,Uacryl2150的无泡膜厚最大,“湿碰湿”不易起痱子。

水性工程机械涂料“湿碰湿”配方设计和应用研究 360资讯网,ChinaNews360.com

表7 Uacryl2150和竞品1、2、3“湿碰湿”测试对比


如图5示意图,羟丙分散体一般为核壳结构,树脂本体被辅助溶剂包裹,而Uacryl2150相对普通分散体多了很多从树脂核向外伸出的位阻基团,这些大分子的位阻基团可以在涂层完全实干之前,留有一定的微观通道,让剩余的溶剂和水有充分的时间外逸,从而使得Uacryl2150厚涂不易起痱子,面漆得到更好的流平和表面效果。

水性工程机械涂料“湿碰湿”配方设计和应用研究 360资讯网,ChinaNews360.com

图5 Uacryl2150结构示意图


配方优化以及工艺调整

工程机械大多是喷砂钢件,本身底材不平整,涂层在上面也难达到平整,所以通常比较关注面漆60°角光泽。但随着客户对外观要求越来越高,尤其是在一些平板钢件上,如槽罐车、环卫车上,对面漆20度光泽也提出了很高的要求。从“湿碰湿”工艺的角度出发,底漆不打磨就上面漆,底漆的平整度和表面状况势必会对面漆的外观,尤其是20°光泽带来影响。


通过上面树脂和固化剂筛选,“湿碰湿”最优方案确定:Banco2092+Banco920为快干环氧底漆、Uacryl2150+Uahard3596T为聚氨酯面漆。为了提高底漆平整度,在底漆配方中加入少量的强流平剂Addsil3076。


底漆配方中填料占的比重很大,填料的种类对底漆的表面状况和耐性有很大的影响。为此,筛选不同填料,观察底漆填料对“湿碰湿”面漆光泽的影响,结果见表8。可知,底漆填料吸油量越大,面漆20°光泽越低,面漆在含有填料1的底漆有“雾蒙蒙”的外观,这可能跟底漆表面比较粗糙,填料对面漆“吸光”有关。考虑到填料1的片状结构对腐蚀介质有物理屏蔽作用,可增加耐盐雾性能,将填料1和填料3进行复配,吸油量降低,“湿碰湿”面漆20°光泽可达到83,最终“湿碰湿”后的表面效果见图6,面漆光泽和表面状况基本和单层面漆无异。

水性工程机械涂料“湿碰湿”配方设计和应用研究 360资讯网,ChinaNews360.com

表8 底漆填料对“湿碰湿”面漆光泽的影响


水性工程机械涂料“湿碰湿”配方设计和应用研究 360资讯网,ChinaNews360.com

图6  湿碰湿最终效果图


为了进一步提高底漆的表干时间,固化剂Banco920用乙醇开稀,结果发现,底漆喷出来有橘皮的效果,使得面漆也变橘,见图7。这可能是因为乙醇干燥太快,喷涂时会迅速挥发,影响了底漆的流平性,所以在表面效果要求高的场合,用乙醇开稀固化剂不可取。

水性工程机械涂料“湿碰湿”配方设计和应用研究 360资讯网,ChinaNews360.com

  图7  面漆橘皮照片


性能测试


对Banco2092+Banco920快干环氧单层底漆,以及它和Uacryl2150+Uahard3596T聚氨酯面漆“湿碰湿”后的复合层进行性能测试,结果见表9和10,耐盐雾照片见图9。可见,该底面配套能满足大部分工程机械涂料的性能要求。

水性工程机械涂料“湿碰湿”配方设计和应用研究 360资讯网,ChinaNews360.com

表9 Banco2092+Banco920快干环氧底漆性能测试


水性工程机械涂料“湿碰湿”配方设计和应用研究 360资讯网,ChinaNews360.com

表10 Banco2092+Banco920/Uacryl2150+Uahard3596T湿碰湿性能测试


水性工程机械涂料“湿碰湿”配方设计和应用研究 360资讯网,ChinaNews360.com

图9 耐盐雾测试照片


结  语

选用联固化学的快干环氧树脂和固化剂Banco2092+Banco920,无泡膜厚高、鲜映性好的羟丙分散体Uacryl2150+Uahard3596T,混入环氧叔胺促进剂K54,筛选填料,优化配方,我们开发了可适合15min“湿碰湿”工艺、外观优秀、性能良好的水性环氧底漆和聚氨酯面漆配方。“湿碰湿”复合层20°光泽>80,60°光泽>90,冷轧钢板耐盐雾720h,喷砂钢板耐盐雾1000h,耐热油性好,耐温变好。该方案对有水性环氧底聚氨酯面“湿碰湿”需求的工程机械涂装客户来说是一个较好的选择。


参考文献  

[1] 唐政, 刘江来, 程文财,等. 汽车起重机臂架"湿碰湿"工艺研究[J]. 现代涂料与涂装, 2012(03):56-58.

[2] 王文春. 水性涂料"湿碰湿"涂装在工程机械结构件上的实践[J]. 现代涂料与涂装, 2018, 021(012):18-21.

[3] 郭晓静. 湿碰湿涂装工艺在车桥上的应用[J].现代涂料与涂装, 2012,16(01):64-66.



标签:工业涂料工程建筑涂料原材料辅料与设备固化剂涂装应用装修百科技术中心汽车漆树脂涂装
免责声明: 本文仅代表作者本人观点,与中国建材网无关。本网对文中陈述、观点判断保持中立,不对所包含内容的准确性、可靠性或完整性提供任何明示或暗示的保证。请读者仅作参考,并请自行承担全部责任。本网转载自其它媒体的信息,转载目的在于传递更多信息,并不代表本网赞同其观点和对其真实性负责。如因作品内容、版权和其它问题需要同本网联系的,请在一周内进行,以便我们及时处理。客服邮箱:service@cnso360.com | 客服QQ:23341571
相关文章HOT
今日头条Show更多
    热点排行Hot
      微信关注WeChat
      扫描二维码,获取手机版最新资讯 中国牛涂网 您还可以直接微信扫描打开
      全站地图

      深圳网络警察报警平台 深圳网络警
      察报警平台

      公共信息安全网络监察 公共信息安
      全网络监察

      经营性网站备案信息 经营性网站
      备案信息

      中国互联网举报中心 中国互联网
      举报中心

      中国文明网传播文明 中国文明网
      传播文明

      深圳市市场监督管理局企业主体身份公示 工商网监
      电子标识