淺議影響水性鋼結(jié)構(gòu)防腐漆干性的因素及解決方案

0 引言

近年來(lái)，由于氣候和環(huán)境的不斷變化，鋼鐵腐蝕問(wèn)題也日趨凸顯。涂料作為防腐蝕的主力產(chǎn)品，用量隨之不斷增大；但是溶劑型涂料在環(huán)境和健康雙重威脅的大環(huán)境下根本無(wú)法滿足使用者，同時(shí)也無(wú)法滿足中國(guó)可持續(xù)、綠色發(fā)展的要求。目前，大部分企業(yè)的水性涂料的研發(fā)及應(yīng)用仍在探索之中，水性漆在應(yīng)用過(guò)程中的干燥問(wèn)題尤為突出，也是其在市場(chǎng)推廣使用方面較大的阻礙。

當(dāng)代社會(huì)，鋼結(jié)構(gòu)的防腐蝕已成為可持續(xù)發(fā)展的標(biāo)志，但是傳統(tǒng)的溶劑型涂料，無(wú)論是在生產(chǎn)和貯存，還是在運(yùn)輸或施工過(guò)程中都會(huì)有大量有機(jī)溶劑揮發(fā)，對(duì)于環(huán)境都會(huì)有較大污染，同時(shí)也對(duì)使用者身體健康造成威脅乃至慢性傷害。由于技術(shù)、材料、設(shè)備等諸多方面的原因，涂料始終無(wú)法被完全替代，因此，研制新型環(huán)保涂料成為目前的唯一途徑。鋼結(jié)構(gòu)防腐涂料作為用量最大，與人們生活息息相關(guān)的產(chǎn)品，其應(yīng)用及推廣迫在眉睫。目前，大部分企業(yè)已完成試驗(yàn)室研發(fā)工作，但應(yīng)用仍處于發(fā)展初期，市場(chǎng)上的水性鋼結(jié)構(gòu)涂料形形色色，魚龍混雜，使用者在施工中出現(xiàn)的狀況及其處理方法不當(dāng)，尤其是水性涂料干燥速度較慢，而對(duì)水性涂料性能的質(zhì)疑成為阻礙其發(fā)展的根本性問(wèn)題。本文就水性鋼結(jié)構(gòu)防腐涂料的干燥問(wèn)題，淺議其在使用過(guò)程中的解決方案。

目前，水性鋼結(jié)構(gòu)涂料可以在理想環(huán)境下對(duì)鋼材提供保護(hù)作用。由于其溶劑主要為水，所以具有低燃性和低能源損耗，而且減少了運(yùn)輸過(guò)程中的危險(xiǎn)等級(jí)；但用水作為溶劑也帶來(lái)了負(fù)面影響，水性涂料的成膜相對(duì)于溶劑型涂料有著更為嚴(yán)苛的條件，如：需要較高的溫度和較低的濕度等，所以根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)HG/T 4847—2015來(lái)看，表干8 h，實(shí)干24 h的要求成為水性涂料發(fā)展初期的技術(shù)難題。

1 試驗(yàn)部分

1.1 試驗(yàn)原料及器材

丙烯酸改性環(huán)氧樹(shù)脂（固體分70%）、二甲基乙醇胺（DMEA）、消泡劑、分散劑（迪高）、基材潤(rùn)濕劑（BYK）、流平劑（德謙）、催干劑YX-A、催干劑C-01、純丙烯酸乳液、去離子水、水性顏料和填料。

高速分散機(jī)，砂磨機(jī)，燒杯，pH試紙，電子天平，藥匙，玻璃棒。

1.2催干劑對(duì)涂膜干性的影響

1.2.1通過(guò)篩選催干劑提高干性

在氣干性水性鋼結(jié)構(gòu)涂料的制備過(guò)程中，為了提高其干性會(huì)加入一定量的催干劑，促使噴涂后的涂膜在較短的時(shí)間內(nèi)氧化干燥，以達(dá)到客戶的要求。但是不同廠家的催干劑成分不同，加入量和加入方法也大相庭徑，所以對(duì)涂膜的干性有不同程度的影響。

1.2.2催干劑的加入方式對(duì)涂膜干性的影響

試驗(yàn)過(guò)程：選擇YX-A、C-01兩種催干劑進(jìn)行試驗(yàn)。如表1所示，首先將樹(shù)脂、中和劑和去離子水加入配料罐中，攪拌均勻后依次加入潤(rùn)濕劑、消泡劑、顏料和填料，然后將相同加量的催干劑，YX-A研磨前加入；C-01研磨后加入分別兌稀，調(diào)整pH為8.0后制板，檢測(cè)表、實(shí)干時(shí)間，如表2所示。

表1  水性鋼結(jié)構(gòu)涂料參考配方

表2  檢測(cè)結(jié)果

通過(guò)催干劑的加入方式試驗(yàn)，得出以下結(jié)論：YX-A適合在兌稀過(guò)程中加入，以共研磨的方式加入會(huì)導(dǎo)致無(wú)法恢復(fù)的膠化狀態(tài)；C-01適合以共研磨的方式加入，表明樹(shù)脂與此類催干劑共研磨后有較好貯存穩(wěn)定性和催干效果；催干劑使用時(shí)應(yīng)按照推薦方式加入，可以避免不必要的質(zhì)量事故，同時(shí)也能使其發(fā)揮最佳的催干效果。

1.2.3催干劑的加入量對(duì)涂膜干性的影響

試驗(yàn)過(guò)程：此試驗(yàn)探討在不同加量的情況下催干劑對(duì)涂膜干性的影響，如表3 ~ 4所示。

表3 制漆參考配方

表4  試驗(yàn)結(jié)果

通過(guò)加入不同量催干劑的試驗(yàn)，得出以下結(jié)論：YX-A的加量應(yīng)控制在0.7 ~ 1.0之間，過(guò)量加入會(huì)出現(xiàn)膠化狀態(tài)，但此狀態(tài)可以通過(guò)加入助溶劑調(diào)整，并不影響噴板效果；C-01的加量也應(yīng)控制在0.7 ~ 1.0之間，加入過(guò)量后涂膜有顆粒出現(xiàn)，致使涂料施工異常。

1.3 通過(guò)“冷拼”乳液提高干性

水性鋼結(jié)構(gòu)防腐漆干性的調(diào)整還可以通過(guò)“冷拼”乳液法實(shí)現(xiàn)。由于水性醇酸樹(shù)脂的價(jià)格低廉，有較好的耐候性和豐滿度，所以水性醇酸樹(shù)脂成為制備水性鋼結(jié)構(gòu)防腐漆的首要選擇。但由于水性醇酸樹(shù)脂的干燥速度不能達(dá)到客戶短時(shí)間內(nèi)包裝運(yùn)輸?shù)囊螅虼送ㄟ^(guò)在兌稀過(guò)程中添加純丙烯酸或者苯丙乳液也成為有效解決干燥的方法之一。乳液法制備色漆有干燥速度快的特點(diǎn)，但其防銹性能和豐滿度不夠，所以用水性醇酸樹(shù)脂和乳液混合制備的鋼結(jié)構(gòu)防腐漆可以完美地避開(kāi)各自的缺點(diǎn)，將優(yōu)點(diǎn)發(fā)揮到極致。

純丙烯酸乳液具有高光澤和很好的耐老化性能，所以與水性醇酸樹(shù)脂混合制備鋼結(jié)構(gòu)防腐漆時(shí)選擇純丙烯酸乳液。在確定乳液加入量的試驗(yàn)中，選擇10%、20%和30%三個(gè)不同的加量進(jìn)行試驗(yàn)。在兌稀過(guò)程中加入10%的乳液制板檢測(cè)，表干、實(shí)干時(shí)間較原漆縮短4% ~ 7%，硬度和光澤較原漆無(wú)明顯變化，常溫貯存30 d無(wú)異常；加入20%的乳液制板檢測(cè)，表干、實(shí)干時(shí)間較原漆縮短10% ~ 15%，硬度和光澤較原漆略有提高，常溫貯存30 d無(wú)異常；加入30%的乳液制板檢測(cè)，表干、實(shí)干時(shí)間較原漆縮短12% ~ 20%，硬度較原漆提高5%，光澤較原漆提高4%，常溫貯存3d有分層現(xiàn)象，同時(shí)因?yàn)槠醇拥娜橐狠^多，致使產(chǎn)品價(jià)格上漲幅度較大。綜上所述，水性醇酸樹(shù)脂制備鋼結(jié)構(gòu)防腐漆時(shí)，乳液加量應(yīng)控制在20%左右最為適宜。

2 結(jié)果與討論

在探討催干劑不同加入方式對(duì)水性鋼結(jié)構(gòu)防腐漆干性的試驗(yàn)中，C-01的整體效果好于YX-A，說(shuō)明加入不同類型的催干劑促使涂膜干燥時(shí)時(shí)應(yīng)注意加入方式，雖然C-01在兌稀階段加入時(shí)對(duì)涂膜性能并沒(méi)有太大的影響，但會(huì)嚴(yán)重影響施工和貯存；通過(guò)加入不同量的催干劑調(diào)整水性鋼結(jié)構(gòu)防腐漆的干性時(shí)，C-01的整體表現(xiàn)好于YX-A，在整體加入量均為0.7%時(shí)，對(duì)于涂膜和貯存都沒(méi)有太大的影響，但是加入量過(guò)大會(huì)導(dǎo)致貯存膠化或返粗，施工時(shí)出現(xiàn)“干噴”現(xiàn)象，涂膜干燥后出現(xiàn)“掉粉”等涂膜弊病。

“冷拼”乳液法需要注意以下幾個(gè)方面：1）因?yàn)榧尤肴橐海笃谠龀韯┬枰钆浼尤?，加量要?jù)實(shí)際黏度進(jìn)行調(diào)整，不能按照原配方加入。2）后期根據(jù)乳液的補(bǔ)加量需加入成膜助劑，防止成膜過(guò)程中出現(xiàn)“裂紋”現(xiàn)象。3）還需補(bǔ)加0.1% ~ 0.3%的防腐劑，防止因涂料長(zhǎng)時(shí)間貯存出現(xiàn)發(fā)霉現(xiàn)象。4）貯存的環(huán)境溫度需在0 ℃以上的，防止溫度較低使乳液破乳導(dǎo)致膠化或者返粗現(xiàn)象。

3  結(jié)語(yǔ)

水性鋼結(jié)構(gòu)防腐漆是一種相對(duì)新型的防腐涂料，雖然市場(chǎng)上已普遍使用，但相對(duì)于溶劑型涂料，生產(chǎn)、包裝、運(yùn)輸、貯存及施工等方面的技術(shù)還有一定的差距和區(qū)別。特別是在干燥方面，水性鋼結(jié)構(gòu)防腐漆的干燥相比溶劑型的要慢，而且在干燥過(guò)程中容易出現(xiàn)閃銹現(xiàn)象。其次，在涂膜未實(shí)干時(shí)捆綁或者運(yùn)輸，會(huì)破壞涂膜，致使工件表面的涂膜脫落或者工件大面積生銹。所以提高水性鋼結(jié)構(gòu)防腐漆的干燥速率是決定其市場(chǎng)推廣的關(guān)鍵性因素。