0 引言
随着社会环保安全意识的不断增强，用于限制VOC 排放量的法律法规相继出台，传统溶剂型涂料正受到越来越大的挑战，涂料的水性化发展要求愈发迫切。在水性涂料研究不断推进的同时，催干剂在水性涂料中的应用逐渐成为新的研究重点。水性涂料市场前景广阔,但大量水不利于涂料树脂的干性。在自由基反应中，水起到转链剂的作用，造成涂膜干燥慢，外观不佳等现象，因此需要使用催干剂来提高水性涂料的性能。硅铝类多孔微球对物质的吸附来源于物理吸附（范德华力），其晶体空穴内部有很强的极性和库仑场，对极性分子（如水）具有强烈的吸附能力。在水性涂料的应用中，其空穴内部能有效地吸收和锁住多余水分，且因其不与涂料中的其他物质发生反应,从而不会对漆膜的其他性能产生不良影响。
1 实验部分
1.1 实验设备及仪器
实验设备及仪器见表1。
实验设备及仪器
1.2 原材料
丙烯酸乳液、颜填料浆（自制）、水性催干剂（上海羽唐）、润湿分散剂（德谦）、流平剂（迪高）、消泡剂（德谦）、防闪锈剂（德谦）、pH 调节剂（陶氏化学）、增稠剂（毕克）、去离子水。
1.3 涂料配方
水性工业涂料配方见表2。
水性工业涂料配方
1.4 水性涂料的制备
将上述原料依次加入多功能分散机中，以800 r/min分散30 min，调节pH 为8～8.5,并视情况增减增稠剂量或用水稀释调节至施工黏度，过滤、喷涂，放置于标准环境中自然干燥。
1.5 性能测试
1.5.1 涂层的表干和实干时间
根据GB 1728-1979 对涂层的表干、实干时间进行测试。
1.5.2 涂层附着力的测定
根据GB/T9286-1998对涂层的附着力进行测定。
1.5.3 涂层耐水性的测定
根据GB/T 1733-1993 对涂层的耐水性能进行测定。
1.5.4 涂层硬度的测定
按照GB/T 1730-2007 对涂层进行测试。
1.5.5 涂料贮存稳定性的测定
将制备好的涂料放入压盖式金属漆罐中，密封后将漆罐放入温度为50 ℃的烘箱中，静置贮存7 d 后取出，目测观察漆罐中涂料有无增稠、分层现象，并以1～5 级进行评价，1 级最好，5 级最差。
2 结果与讨论
2.1 催干剂用量对表干、实干时间的影响
不同用量催干剂对涂层干燥情况的影响如表3所示。
不同用量催干剂表干、实干时间
从表3 可以看出，加入催干剂后，涂层表干时间明显缩短，加入0.5%催干剂后表干时间缩短一半，加量达到1%时表干时间仅为0.5 h，继续增加催干剂用量表干时间不再变化。而实干时间在添加量为2%时最快为24 h，继续添加催干剂无明显变化。由此可知，达到最佳干性催干剂添加量为2%，但从成本考虑加入1%的为最优。
2.2 催干剂对涂层附着力的影响
通过对比附着力等级，得出不同用量涂层附着力级别。催干剂对涂层附着力的影响如表4 所示。
催干剂用量对附着力的影响
由表4 可以看出，未添加催干剂的涂层附着力为1 级，而加入催干剂后附着力达到0 级。这说明催干剂的加入能提高涂层的附着力，这是因为催干剂存在，加快了水分子在涂层中达到挥发速度，而水性涂料成膜主要依靠水分子挥发，因此更快的干燥速度使得涂层成膜速度加快，从而增强了涂层与底材之间的附着力。又因为不同于传统的含金属离子的催干剂，传统的催干剂在涂层干燥后，涂层中残留的金属离子会影响涂层附着力，使附着力降低，而本实验使用的催干剂不含金属离子且催干剂本身不与涂层中的物质发生化学反应，也保证了涂层良好的附着力。
2.3 催干剂用量对涂层耐水性的影响
加入不同用量催干剂后的涂层耐水时间如下图1所示。
不同用量催干剂涂层的耐水时间
由图1 可以看出，随着添加量的增加，涂层耐水性明显增强。添加量为0.5%和1%时，增加明显，由无催干剂的30 d 分别增加为40 d 和45 d，而添加量继续增加时，耐水时间变化不大。可见，该催干剂对涂层的耐水性有明显提升作用。
2.4 催干剂用量对涂层硬度的影响
加入不同用量催干剂后涂层硬度如图2 所示。
催干剂添加量为0 和1%时涂层的硬度
根据上述实验数据，固定催干剂的用量为0 和1%，每12 h 测定一次摆杆硬度，由图2 可以看出，添加催干剂的涂层单摆硬度均大于不添加催干剂的涂层。随着干燥时间的增加，两涂层硬度均增加，但加入催干剂的涂层硬度增加更为明显且上升幅度更大，由12 h 时的31 s 最后增加为54 s，其中36 h 处增加最多，由35 s 增加至47 s。这可能是因为涂层由表干转变为实干所致，而后趋势逐渐平缓。
2.5 催干剂用量对涂料贮存稳定性的影响
将50 ℃下静置贮存7 d 后的漆罐取出，观察漆罐中涂料分层情况并对分层情况进行评价，然后用调刀以一定速率均匀搅动涂料，观察涂料黏度变化。通过评级得出加入催干剂对涂料贮存稳定性的影响情况，测试结果如表5 所示。
催干剂用量对涂料贮存稳定性的影响
从表5 可以看出，对比空白实验加入催干剂后体系均出现黏度增大的现象，且随着加入量的增加，后增稠更加突出。可能是因为催干剂为多孔性微球结构，造成其表面积大，从而需要大量液体包裹因此在静置一段时间后出现后增稠现象。而随着催干剂的加入涂料静置分层现象得到改善，加入量为1%时达到1 级，之后继续增加催干剂含量涂料分层情况并未明显变化均为1 级。这种现象是因为涂料黏度增加，导致体系中分散的颜填料沉降速率减慢从而提高了体系稳定性，而加入1%时体系后增稠所带来的黏度增加已经使涂料黏度满足不分层条件，故继续添加催干剂无明显变化。
为保证涂料施工黏度要求，我们根据催干剂的用量减少增稠剂的使用量以得出最佳添加比例。根据上面实验结果固定催干剂添加量为1%，调整增稠剂用量，测试结果如表6 所示。
增稠剂添加量
从表6 可以看出，当增稠剂的添加量降低为0.1%时，分层和后增稠情况最好为1 级，而继续减小增稠剂的用量则出现分层现象，而大于0.1%时，依然有明显的后增稠现象。因此综合考虑催干剂添加量为1%且增稠剂用量为0.1%时，涂料贮存稳定性最优。
3 结语
通过一系列实验发现，使用新型水性催干剂后，涂层表干、实干时间明显缩短，涂层的附着力和耐水性能有明显的提升。该催干剂在涂层表干后能迅速提升涂层硬度，对涂层的初期防护能力有明显增强。但使用该催干剂时有一定的后增稠现象，实际施工时需注意调整配方黏度，适当降低增稠剂用量。总体来说，该水性催干剂性能优异，在水性体系中应用前景广泛。
