水性丙烯酸防护浸漆的制备与研究

摘要:通过选择性能优异的水性丙烯酸乳液、防锈颜料，再配以各种助剂，研制出一种水性丙烯酸防护涂料，该水性涂料采用浸涂方式施工，槽液稳定性好，物理化学性能优异，应用前景广阔。

关键词:水性涂料；丙烯酸乳液；浸涂；防护浸漆

0·前言

浸涂法是用悬挂的吊钩将工件浸没在盛涂料的槽中，停留30s，将漫过涂料的工件取出，让多余的涂料自行滴落到涂料槽中的涂装方法。浸涂法省工省料、生产效率高、涂装设备与操作简单、可采取机械化或自动化进行连续生产，最适宜于单一品种的大批量生产，主要适用于五金零件、钢质管架以及结构复杂的器材或电气绝缘材料等的涂装。根据工件油污、锈蚀程度，涂装前处理分为不同的工艺流程。完全无锈工件：预脱脂—脱脂—水清洗—表调—磷化—水清洗—烘干；一般油污、锈蚀、氧化皮混合工件：脱脂除锈“二合一”—水清洗—中和—表调—磷化—水清洗—烘干；重油污、锈蚀、氧化皮类工件：预脱脂—水清洗—脱脂除锈“二合一”—水清洗—中和—表调—磷化—水清洗—烘干。水性浸漆主要用于涂装到工程履带、沙发伸缩件、轮毂、车架、脚手架等，其涂装方式以浸涂为主，涂料稳定性要求高，浸涂后，涂膜一般为15～25μm，防腐性能要求较高。该涂料在环保性上也有较严格的要求，要求不含邻苯二甲酸酯类、乙二醇醚类、卤代烃、苯、甲苯、二甲苯、乙苯等对人体有害的物质，不含有毒重金属铅、镉、铬、汞。现在市面上的浸漆防腐性、耐水性较差，一般耐盐雾性只有24h，槽液稳定性差，不适于进行浸涂。

1·试验部分

1.1 主要原材料

水性丙烯酸乳液、防锈颜料、基材润湿剂、润湿分散剂、消泡剂、多功能助剂、炭黑，进口；铁黑、防闪锈剂、增稠剂，国产。

1.2 试验仪器

TO6001电子天平，天津天平仪器有限公司；JJ-1增力电动搅拌器、QSM-Ⅱ型砂磨机、QHQ型涂膜铅笔硬度划痕硬度仪、QTX型漆膜弹性试验器、QFZ-Ⅱ型漆膜附着力试验机，天津材料试验机厂；YWX/Q-150型盐雾试验箱，无锡苏南试验设备有限公司。

1.3 水性丙烯酸防护浸漆的制备

水性丙烯酸防护浸漆的基本配方见表1。

    水性丙烯酸防护浸漆的制备：先将原料1加入容器中，将高速分散机转速调至300r/min，在搅拌下依次加入2～7原料，将高速分散机转速提高至500r/min，搅拌30min，混合均匀无大块，用砂磨机对原料1～7混合物进行研磨至细度≤30μm，制成颜料浆。搅拌下将8～12原料进行混合，制备成清漆再加入制好的颜料浆中，搅拌均匀，用13调节黏度至45～55s(涂4杯，25℃)，最后过滤包装。投槽后，用清水兑稀，浸涂黏度控制在23～26s(涂4杯，25℃)。

    1.4 性能测试[1]

    上述涂料按规定制板后，并与市面上的浸漆同时测试性能，结果见表2。

    图1为水性丙烯酸防护浸漆在沙发伸缩件上耐盐雾性测试结果。

    图1由左至右依次为市面上的水性浸漆48h、本试验制备浸漆48h、96h后的耐盐雾结果。由图1比较可知，本试验制备的水性丙烯酸防护浸漆耐盐雾性能优异。表3为两种浸漆槽液稳定性的测试结果。

由表2、表3和图1可知，本试验制备的水性丙烯酸防护浸漆耐水性、耐盐雾性和贮存稳定性优异，超过了市场上水性浸漆的性能，并通过用户反馈，完全达到了客户要求。

2·结果与讨论

2.1 成膜物的选择

槽液稳定性是浸涂漆首要考虑的问题，所以在做成膜物的选择时，进行了详细的理论和试验分析：水性醇酸树脂涂料由于醇酸树脂在碱性条件下易降解，导致失干、贮存期短等问题，不适合做浸漆；水性丙烯酸氨基涂料需要120℃以上的高温烘烤，应用受到限制；而水性丙烯酸乳液贮存稳定性好，保质期长，适用面广，可以自干也可以烘烤，并且通过大量试验，从清漆到色漆对丙烯酸乳液进行了系统的筛选，最终确定了该体系的成膜物质。

2.2 防锈颜料的选择

传统防锈颜料绝大部分含铅和铬，铅铬等重金属化合物对人体、环境造成了严重污染，因此，世界各国相继推出法规淘汰或全面禁止使用这些含铅或铬的防锈颜料。然而，磷酸锌的防腐性远低于铬酸锌或铅丹，特别在水性涂料中，即使超量加入性能也很难达到要求，而且也无法避免闪锈现象的出现。三聚磷酸铝虽然具有良好的防锈作用，但在水性涂料中贮存稳定性差。本试验选择磷钼酸盐防锈颜料，磷钼酸盐化合物本身微溶于水，而磷钼酸盐离子在水性体系中具有抗腐蚀性，当含有磷钼酸盐的涂膜浸于水中或接触水时，少量的磷钼酸盐离子便游离于涂膜中，这些离子与金属底材表面反应形成氧化层，从而防止底材的腐蚀。磷钼酸盐颜料是通过磷酸盐和钼酸盐之间的协同反应而抑制腐蚀的，该防锈颜料用于水性涂料中稳定性好，具有优异的防腐性能，而且无需使用多种防锈颜料。

2.3 助剂的选择

2.3.1 润湿分散剂

涂料中要加入大量颜料，由于颜料颗粒微细，比表面积大，在涂料中分散后表面能高，容易产生絮凝，润湿剂的主要作用是降低颜料的表面张力，促进成膜物质有效地将颜料孔隙中的空气置换出来并有效地包覆颜料，使颜料粒子互不接触。润湿分散剂兼具润湿和分散的双重功能。它的加入可防止颜料絮凝因而使涂料和颜料浆的色相和着色力稳定化，并增加了体系的贮存稳定性。本试验选择了进口的改性聚丙烯酸酯聚合物，该聚合物对无机颜料、有机颜料和炭黑都有优异的稳定性。它的有效立体位阻效应，使它对所有类型的颜料都有极佳的稳定能力，并且不会降低涂膜的耐水性。

2.3.2 消泡剂

常用的消泡剂一般可分为有机消泡剂、聚醚型消泡剂和有机硅消泡剂。其中有机硅消泡剂主要包括乳液型聚硅氧烷消泡剂和聚醚改性有机硅消泡剂两种。

本试验将消泡剂分前后两步加入体系中，前期矿物油类消泡剂和脱泡剂混合使用，既可以消除因乳化剂、润湿分散剂等助剂的存在而产生的泡沫，而且还可以防止涂料中微泡及针孔的产生。另外浸涂的施工方式对消泡剂的要求更加苛刻，工件浸入和拉出的过程中会产生大量气泡，这就要求消泡剂的破泡能力要强，所以在后期的调漆阶段选用乳液型聚硅氧烷消泡剂，此类消泡剂易分散，加量合适不会产生表面缺陷且破泡能力强，采用此种消泡方式浸涂出的工件涂膜平整光滑，无缺陷。

3·结语

水性丙烯酸防护浸漆槽液稳定性好，各项物理化学性能优异，与底材附着力优异，无环境污染，适用于工业设备、机械制造、五金交电等行业的金属浸涂涂装，涂装方便，已经批量生产并得到了客户认可，应用前景广阔。