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水性工业涂料本质特性
2021年04月02日    阅读量:1187    新闻来源:水性专委会  |  投稿

水性工业涂料本质特性


水的基本特性


不燃,无毒,无污染

经济性,资源可持续

0℃结冰、100℃沸腾

极性强,溶解和分散离子物质

溶解少量氧气和其他气体

中性、酸性或碱性环境多功能性

高化学反应性,水解和腐蚀

生物必需性

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水的本质

两种元素,三个原子;

四个杂化轨道来自于氧2s,2px, 2py和2pz原子轨道,从氧核向外指向四面体的角;

不对称的电荷分布,成为极性分子(α=114°29′,β= 104° 27′);

分子间氢键,氢核与邻近水分子的孤对负电荷相互作用,产生一个能量约为分子O- H键十分之一的氢键。

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水溶液结构

液态水是一种高度组织化的物质。

液态水中分子的详细排列是不确定的涂料在线coatingol.com。基于六角形的冰结构,每个水分子都与四个相邻的水分子相连接。

由冰的结构衍生而来,一些额外的分子占据间隙空间与氢键网络中的分子交换,水分子的相邻分子平均数量从冰的4个增加到液体冰点的4.4个。水密度比冰大。

水具有已知最高的介电常数之一,在25°C时为78。介质介电常数越高,分离相反电荷所需的能量越低,使水成为离子物质的有效溶剂的因素之一。

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有机树脂水性化原理


水性化技术原理:聚合物分子被亲水性物质包覆/化学接枝亲水性基团,(或中和后)可用水稀释。

外乳化:在水相加入乳化剂(离子型or非离子型)形成胶束,通过乳液聚合而成乳胶;或加入亲水性物质,通过相反转乳化而得。通常称为乳液。

自乳化:在聚合物分子上接枝亲水性基团(-COOH,-CH2-CH2-O-,-NH2等),(或中和后)可用水稀释。通常称为分散体。

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水性树脂宏观形态


宏观形态(乳状液、微透明分散液、透明溶液)


大多数水溶性树脂,不是真正溶于水(除聚乙烯醇、纤维素、聚丙烯酸),而是在有机溶剂的胺盐溶液经水稀释后,形成相对稳定的聚合物胶体分散溶液。

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水性树脂微观形态


非均相体系:乳胶粒子、聚合物聚集体微粒


游离亲水性物质、中和剂、助溶剂等

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水性树脂稀释粘度变化—水性分散体、水性树脂


水性树脂稀释过程存在粘度峰


水性分散体不存在粘度峰,相比于树脂溶液,粘度变化大

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水性树脂稀释粘度变化—水性树脂


水性树脂粘度还与分子量、助溶剂极性和量有关。

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水性树脂中溶剂的分布


溶剂不均匀分布于水相和聚合物相;影响体系粘度、微粒聚集成膜、水分挥发和稳定

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水性工业涂料干燥过程


水与有机溶剂挥发

强的相互作用偏离拉乌尔定律

相对湿度影响水分挥发,对溶剂影响小

会有共沸效应

水的热容和汽化热异常大

(沸点,醋酸丁酯(126℃)挥发比正丁醇(118℃)快)

湿阶段

混合溶剂挥发速度受控于蒸气压、表面温度、相对湿度、空气速度、和表面积与体积比等因素影响。与漆膜厚度是一次方关系。

干阶段

混合溶剂挥发速度决定于溶剂分子扩散速度。与漆膜厚度是二次方关系。

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水性涂料涂膜致密性


成膜过程涉及微粒间和分子间扩散

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非均相膜(相对于溶剂型涂料)

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水性涂料涂膜结构及组成


非均相致密涂膜;存在不同物质的富集区;亲水性物质/基团仍部分残留在涂膜中。

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水性工业涂料的腐蚀

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闪锈概念和评价


ISO12944-4 defines flash rusting as ‘slight rust formation on a preparedsteel  surface soon afterpreparation’ 译:在处理好的钢表面快速形成的轻微锈蚀


ASTMD 610-85 (1989)评定涂漆钢表面生锈程度的标准试验方法


涂料“闪锈”影响因素       

水性聚合物类型(重要因素)   

成膜过程中的相对湿度(非常重要的因素)           

体系pH值(低重要性的因素)

金属类型(重要因素)金属焊缝处(埋弧焊)>铸铁>碳钢

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水性工业涂料应用经典范例—电泳涂装


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适应复杂形状件全面涂装、成膜均匀、膜薄高性能、自动化。

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标签:工业涂料辅料与设备涂装应用技术中心涂装
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