水性防腐涂料常见缺陷的防治

 

    近年来研发并投入市场的有水性无机富锌防腐底漆，通用型水性丙烯酸防锈漆，包装桶用水性烘烤漆，水性防腐系列涂料品种已增加到十几个。目前，又开始了水性汽车部件漆的研发。公司高层的策略是：溶剂型涂料逐步降低VOC等有害物质，水性防腐涂料加大研发力度，做到油漆、水漆两手抓。

 

    1 水性防腐涂料常见的缺陷

 

    一个刚做好并包装好的涂料，其优点或缺陷是说不清的，只有到开罐、开桶时，才看得见其外观和稳定性的情况，此时的缺陷有上有浮水、下有结块、表面浮泡、变质发霉等。还有，到涂装施工后，才看得见其效果，此时的缺陷有涂料流挂、一道遮盖力差、膜面缩孔、针孔、表面不平整、外面漆缺乏丰满度和光泽度等。一段时间后，如果涂料或涂装质量不好，还会出现开裂、剥落、起泡、生锈等缺陷。水性漆由于其天生的弱点，其缺陷可能比溶剂型涂料要多。

 

    2 水性防腐料常见缺陷的原因

 

    1）或涂料中亲水物质太多，水容易渗进，产生气压，把漆膜顶上来。起泡多，整个涂层就失去附着力。

 

    2）涂膜泡孔：原因主要有：消泡剂选择和搭配不当；打浆和调漆阶段未将消泡剂打散打匀；辊涂时涂料粘度过低，喷涂时喷枪未调到最佳。有泡孔，空洞处无料遮盖，水氧轻易侵入，腐蚀就发生了。

 

    3）涂层缩孔：原因主要有：涂料体系中各组分未能搅拌均匀，表面张力大的物质如乳液等，铺展流动性差；消泡剂、成膜剂等加量过大。缩孔多，底漆易出锈，面漆外观差。

 

    4）硬度问题：原因主要有：与基料的Tg及加量有关，与粉料的吸油量及加量有关，与成膜过程中的环境条件即温湿度有关。涂膜太硬，柔韧性、弯曲性和耐冲击性就通不过，涂膜太软，水的渗透增塑进而滞留腐蚀的作用就明显。

 

    5)耐(盐)水性差：原因主要有：基料的成膜性、耐水白性较差，固体颗粒较粗；基料加量不足；防锈乳液其实不防锈；因涂料表面张力大于基材的表面张力，故底漆与基材的附着力差；还有起泡、缩孔、针孔等致命缺陷；有的涂料含盖了上述缺陷，则更无耐水性、耐盐水性、甚至耐盐雾性可言。

 

    6)漆膜外观缺陷：就外面漆而言，其原因主要有：漆膜不平整，欠丰滿度，是由于涂料的表面张力大，内部不流动铺展，膜面流平性差；光泽度不高，视觉效果差，与颜基地或Pvc较高有关，与基料和颜料的品质有关，与底层的平整度有关。

 

    3 水性防腐涂料常见缺陷的防治

 

    根据研发实践的体会，对上述这些缺陷，我们是采取以下措施加以防治解决的：

 

    1)从配方源头上加以防治，即设法降低涂料的表面张力。水性涂料与溶剂型涂料最主要的区别就是使用的分散稀释介质不同，造成了两种涂料表面张力的不同，水性漆的问题就要比溶剂型漆多。因此，对水性防腐漆，不管是高档还是低档，都要把降低涂料的表面张力提高涂层的附着力放在第一位。这就要求选用对路的助剂：一是采用加量少性能高的基材润湿剂，如BYK的300系列产品，TEGO的4000系列产品，原科宁的H110、H140、H188A等品种。再配以H204、3275等高效分散剂，完成降低涂料表面张力的第一步。二是添加水性涂料用附着力促进剂。硅烷偶联剂具有很强的流动性，可自由迁移到有机/无机界面，故乳液是添加硅烷附着剂的理体系，而在钢铁表面最有效的附着剂是二氧基官能硅烷，价较贵。钛酸酯偶联剂具有润湿基材的性能，还有辅助消泡和流平的作用。如江南厂的jN一ll5A，是一款螯合型的钛酸酯偶联剂，能增加聚酯与钢、丙烯酸与铁的粘结性。用量在1%左右，性价比较高。南京曙光、台湾德谦、德国赛都有这方面的产品，这些助剂只要选用得当，就会成为又一个降低表面张力的利器。三是使用高效低表面张力的流平剂，如BYK的345、346，原科宁的DSX-2000等，不仅可以扩大底漆在基材上的铺展面，增加其附着点，而且有利于涂层表面的流动流平，减少外观缺馅。四是补充一定量的不同挥发速率的醇醚类的组合助溶剂，一方面更好地帮助基料成膜，另方面也能降低涂料表面张力，但要兼顾加量与干燥与施工的关系。这些助剂主次定位，协同作用，涂料的表面张力就会降低，附着力就会提高。

 

    合理地采取了上述措施，那些自干底漆或烘烤漆的剥落、起泡、附着不牢等缺陷，外面漆表面不平整、不光滑、不饱满等缺陷，漆层使用寿命不长等缺陷就可以得到有效的防治解决。

 

    对于包装桶水性烤漆的柔软、流挂、表面不平整等问题，我们通过筛选合适的树脂并调整比例，换用了降低表面张力、防流挂增流平的助剂予以解决。前做的一款产品，性能很好，唯独voc超过100g/L，客户通不过。后来用了voc含量较低的分散体，滿足了客户的要求。

 

    对通用型水性漆粗糙、多泡、缩孔、外观差、后增稠或后变稀等缺陷，我们是采用“四个二”的助剂使用方法加以克服的。“四个二”，即两种以上润湿分散剂、两种以上抑泡消泡剂、两种以上成膜助溶剂、两种以上流变助剂。两种以上润湿分散剂，是为了打磨出一个足够细度的浆料，为涂膜提供附着力、细腻度、光泽度、耐污性等，原科宁的H一140是一款具有低泡、流动、较强降低表面张力的基材润湿剂，适用于难润湿的金属基材，性能与BYk345相近，价低一半；两种消泡剂，能扩大消泡范围，打浆阶段可用矿物油类脱泡剂，调漆阶段用相容性好的消泡剂，如诺普科的含硅氧烷的154，BASF的分子级的A-34等，是为了提供漆膜表面无泡眼、无针孔、无缩边的性能和平整、光滑、装饰的性能；两种以上成膜剂，如苯丙乳液可用苯甲醇或丙二醇苯醚，硅丙乳液用TExANOL，再配以不同挥发速率的醇醚类助溶剂，如丙二醇甲醚、丁醚等，有利于涂料形成连续完整致密的膜，从而为涂膜提供附着力、耐水性、耐老化性、耐沾污性等性能；两种以上的流变助剂，有聚醚类、聚氨酯类、含氟的流平剂，疏水改性碱溶胀类增稠剂，如海川的D3200、D3380、DOW的2020、8W，TT935等，都是良好的流变助剂，可为涂膜提供流平性、光泽度和饱满度。

      2)水性涂料的缺陷防治，还有赖于合理的生产工艺。我们的做法是把好“三个关”。一是细度关。浆料分散研磨不彻底，细度细不了，就会出现漆膜不平、失光等问题；二是pH值关。水性涂料应保持偏碱性状态，才能使乳液稳定、涂料不变质；三是粘度关，粘度，关系到施工性和贮存稳定性，应予重视。配方上给出的流变助剂用量只是一个主观数据，实际生产过程中，需要生产人员灵活掌握，现場测试。

 

    3)有一个正规的涂装管理、有一个合格的涂装队伍、有一个标准的涂装工艺、有一套有效的涂装设备，这些也是防治涂料缺陷的重要环节。曾经碰到一件事，有年冬天，温度低湿度高，一施工队在用我们的底漆时加了很多水，涂刷后来电说，这个漆遮盖力不好，而且有锈，还有附着力差，膜搓得下。我前去观察，发现几个问题，首先铁板表面多锈块锈粉，未作处理就上漆；水加了50%多，说油漆加稀释剂也这么加的；前道漆刚表干，又开始刷了。施工缺陷全集中在此了。附着力是涂料和涂装的根本前提，因此，在铁板上喷涂第一道漆，先要把底板搞干净，然后想办法让漆实干，确保漆、板牢固结合，才能继续施工。所谓“皮之不存，毛将附焉”，即此道理。

 

    4)关于水性涂料防锈性能，如涂膜附着力、耐水性、耐盐水性、耐酸碱性等缺陷的防治，简单地说，主要从三种原材料上着手解决。

 

    一要选择耐水性好、有一定硬度和柔韧性、自交联、具有防锈基团的基料，其代表是某进口的6750，可用作钢铁基材的钝化剂和防锈底漆，效果很好。我有一块铁板，上刷一道该乳液，干燥后入3%盐水1周，无泡无锈，而后置于户外，已有八年，仍然不锈。我喜欢使用江阴国联的防锈硅溶胶对乳液进行改性，好处多多，可提高涂层的致密度和附着力，及涂膜的硬度和耐水性、耐盐水性，使用时当心它的活性。我去年做一款成本6.50元的铁红底漆，里面加了10%的硅溶胶，涂刷两道，试板浸水后置于户外，至今一年，仍正常。2004年，我用广东某厂的一款AP3128纯丙防锈乳液配合防锈颜料，制成铁红底漆，浸入3%盐水1个月后，在铲除漆膜时，发现铁板表面生出了致密、光滑、坚硬的黑色氧化膜，此铁板几年曝晒，仍然不锈不腐，来之不易，值得深入研究。有一款美国技术的pH值中性的锈转化剂，涂在已锈板上，可获得一层黑色封闭膜，再配合防锈底漆，可以应用到中防腐工程中。

 

    这里，强调一下附着力问题。除了用好润湿剂和附着剂，重要的是要用好基料。我做丙烯酸底漆，选一个耐水性很好的乳液，再用硅溶胶混拼改性，让膜致密和硬些，与铁板的抓附点多些。太湖厂的一个中灰底漆，成本7元，附着力可到1到0级，铅笔硬度可到2H(见样板)。

 

    二要选用高效环保的防锈颜料，我最近采用台湾的一款叫“磷酸锌铝”(ZAP)的复合防锈粉制成白色防锈漆，耐3%盐水已过240h，试板仍然无泡无锈，效果确好。该材料不含重金属、不具毒性，与不同的树脂相容性好，不会返粗，其成份易水解产生磷酸根离子，与铁离子螯合，从而钝化钢铁表面。ZAP一c不含氧化锌，适用于水性环氧、水性醇酸树脂体系。现在市场上还有很多新材料，足够选用。

 

    三要补充使用一些防闪锈剂、缓蚀剂，辅助起到防腐的作用。如美国的FA-179，是一款含有金属皂的有机防锈剂，性价比高，上海某公司代理国外的缓蚀剂中，A-142、A-143DA等，都是效果不错的产品。

 

    4 对目前涂料企业“油改水”的看法

 

    去年以来，国家有关部委和北京等地方，发出了对超标voc的油漆征收消费税，及限制使用油漆、大力提倡环保涂料包括水性漆的一系列文件。于是有的油漆厂忙于找地搬迁，有的感到压力加重，而想停产，有的看到水性漆正在流行，而想转产，还有的认为水漆还未普及，油漆照做。

 

    我认为，客观决定主观，存在决定意识，要一分为二地、用发展的观点看待这个问题。溶剂型涂料和水性涂料各有优点，也各有不足。油性漆的高光泽度、高抗划伤性、高防腐性，都是目前水性漆所不及的，重防腐工程，还是以油漆为主。但油性漆的voc高，不环保，这是个致命弱点。社会在发展，技术在进步，相信油性漆会改善，优点照样需要，使用还在继续。水性漆环保的优点要弘扬，不足要改进，相信不久也能达到油漆的性能