集装箱用水性丙烯酸面漆的研制
2021-06-17 09:44 浏览:153
刘睿1,庄振宇2,张汉青1,朱正宝1,许飞2,祝宝英1,刘汉功1,
刘明1,左慧明1,狄志刚1,范桂利1
(1.中海油常州涂料化工研究院有限公司,江苏常州213016;2.中海油常州环保涂料有限公司,江苏常州213012)
随着人们健康环保意识的逐渐提高,溶剂型涂料水性化已经是涂料工业的发展方向之一。自2017年4 月1 日开始,全国标准干货集装箱的涂装生产线,全部由溶剂型涂料体系改变为水性涂料体系。据不完全统计,每年使用水性涂料涂装的标准集装箱总共超过280万TEU,需使用约20万t水性集装箱涂料,从而减少约10万t的VOC排放。从整个涂料行业来看,大规模推广水性集装箱涂料获得成效,必会推动和加快整个工业防腐涂料领域的水性化过程,给整个工业涂料市场带来非常巨大的变化,为环境友好型社会做出应有的贡献。
相对于溶剂型涂料,集装箱用水性涂料起步较晚,研究较少,鲜有报道。早进行集装箱水性涂料研究的是大连中集,10 a前就已经进行相关方面的研究。2004年该公司调研相关的水性涂料产品,开展整箱实验,开始了水性集装箱涂料应用的探索之路。2004—2010 年,陆续与12 家、国内涂料企业合作,进行了大量施工测试,验证喷涂效果,记录实验数据,积累了大量施工经验和数据,同时也为涂料厂商提供了很多宝贵建议。2008年,叶凤英等指出了水性集装涂料开发的技术难点:一次施工的干膜厚度高,生产节奏快,每道工序停留的时间为2~3 min,验箱时要求涂膜表面平整光滑,无流挂、开裂、针孔等明显漆膜缺陷;同时具有优异的耐候性,耐高温、高湿性。2013年,王瑞涛等对水性集装箱涂料2种配套体系进行对比,给出了2个体系的优缺点。本文选用水性环氧富锌底漆、环氧内面漆、环氧中间漆、丙烯酸面漆体系。该体系有明显的施工节奏问题,相对于溶剂型涂料,该体系很容易遇到“湿碰湿”喷涂问题,这就对涂料的干燥速度提出了明显的要求。
集装箱涂料目前主要难题首先是在施工过程时集装箱面积大,侧面是竖着喷涂,喷涂漆膜厚,容易产生流挂。其次在集装箱底漆、中涂和面漆施工过程中,必须对每一个涂装工序进行烘烤,加快干燥速度。加快涂料干燥过程更容易出现涂膜表层和涂膜本体的干燥速度不一样的情况,一般涂膜表面的溶剂/水挥发快,涂层表面首先达到干燥状态,而此时涂膜本体并未完全干燥。涂层表面表干后,导致涂层本体的溶剂/水向上挥发受阻,导致涂料在后续烘烤过程中容易产生针孔、裂痕、气泡等漆膜弊病。涂层较厚的情况下会加剧漆膜弊病的出现。本文主要研究水性丙烯酸面漆,首先考察所用的乳液,面漆用的丙烯酸乳液主要有纯丙乳液、苯丙乳液和硅丙乳液等。其中纯丙乳液耐候性好,成本适中,应用广。选择添加合适的颜填料的种类和数量,通过选用不同的助溶剂和增稠剂,开发出用于集装箱的水性面漆。
1 实验部分
1. 1 主要原料
丙烯酸乳液HG-54C(固含量41. 5%,Tg=40 ℃)、增稠剂(ASE-60/Acrysol RM-8W):工业级,陶氏化学;丙烯酸乳液CTW-0623(固含量42%,Tg=10 ℃):工业级,中海油常州环保涂料有限公司;分散剂(BYK -190)、消泡剂(BYK-022、BYK-025、BYK -030):工业级,毕克化学;研磨助剂(104E):工业级,空气化工;快干溶剂乙醇:工业级,国药集团化学试剂有限公司;pH调节剂(氨水):分析纯,上海凌峰化学试剂有限公司;各色颜填料:工业级,市售;无机膨润土(Bentone EW):工业级,海名斯;增稠剂RM-12W:工业级,陶氏罗门哈斯;成膜助剂(二乙二醇丁醚):工业级,陶氏化学;
1. 2 涂料制备
1. 2. 1 研磨颜料浆
在配料缸中加入水性丙烯酸乳液,依次加入去离子水、pH调节剂、润湿分散剂、消泡剂、颜料、填料,搅拌均匀后研磨,研磨至细度20 μm以下,出料,得到涂料前期的水性颜填料浆。
1. 2. 2 涂料配制
在配料缸中放入1. 2. 1制备的颜填料浆,搅拌状态下依次加入成膜助剂、快干剂、防沉剂等,充分搅拌,再加入丙烯酸乳液,缓慢加入增稠剂,再调整黏度得到水性丙烯酸涂料。参考配方如表1所示。
1. 3 性能测试
在制备的涂料中加入去离子水调节到施工黏度,喷涂样板。其中实验室标准样板为冷轧钢板,喷涂前打磨处理。试板烘烤条件为60 ℃烘烤20 min,干膜厚度为40~60 μm,室温放置7 d后测试涂膜性能。
漆膜干燥时间按照GB/T 1728—1979,硬度按照GB/T 6739—2006测试,附着力按照GB/T 9286—1998测试,耐冲击性按照GB/T 1732—1993测试,耐水性按照GB/T 1733—1993 测试,漆膜厚度按照GB/T1764—1979测试,耐盐雾性按照GB/T 1771—2007测试,耐老化性按照GB/T 1865—2009测试。