一、水性環(huán)氧樹(shù)脂涂料應用背景
隨著(zhù)環(huán)保政策強有力的實(shí)施和大家對環(huán)保意識的增強，環(huán)保性涂料得到了極大的重視，越來(lái)越多的企業(yè)會(huì )去選擇水性涂料。而涂料助劑在涂料組分之中扮演著(zhù)重要的角色，助劑對水性涂料的性能和應用有著(zhù)非常重要的影響。
二、助劑對水性環(huán)氧樹(shù)脂涂料性能影響
制備出水性環(huán)氧樹(shù)脂涂料，研究助劑對水性環(huán)氧樹(shù)脂涂料性能有怎樣的影響，其中包括分散劑、增稠劑、消泡劑、潤濕劑及顏料用量對水性環(huán)氧樹(shù)脂涂料涂膜性能的影響。
1.實(shí)驗
1.1準備好試驗原料
1.2水性環(huán)氧樹(shù)脂涂料的制備
首先進(jìn)行制漿，將制得漿料按照一定配比與水性環(huán)氧樹(shù)脂乳液混合，再視乳液狀態(tài)及所需性能添加多種助劑，制備出水性環(huán)氧樹(shù)脂涂料。
1.3 涂膜性能測試
采用刷涂法將涂料均勻平整地涂于馬口鐵板上，待其充分干燥后，獲得均一的水性環(huán)氧樹(shù)脂涂膜。參照GB/T 6739—2006《色漆和清漆 鉛筆法測定涂膜硬度》、GB/T 9286—1998《涂膜的劃格試驗》、GB/T 9754 —2007《色漆和清漆 不含金屬顏料的色漆涂膜光澤度測定》及GB/T 1733—1993《涂膜的耐水性測試》，對涂膜的硬度、附著(zhù)力、光澤度及耐水性進(jìn)行檢測。
2.結果與討論
2.1 分散劑對涂膜性能的影響
分散劑的添加對涂料的分散效果、穩定性有促進(jìn)作用，涂膜的耐水性、流平性等也隨之增強，但分散劑過(guò)量時(shí)，涂膜性能又明顯下降。
2.1.1 分散劑影響涂料的穩定性
顏填料表面自由能較高，當分散劑用量不足時(shí)，顏填料不能完全被包覆，因此涂料體系的自由能較高，容易產(chǎn)生團聚并沉降，降低涂料的穩定性；隨著(zhù)分散劑用量的增加，分散劑能夠將顏填料完全包覆，進(jìn)而防止顏填料在體系中發(fā)生團聚現象，增強分散性；但當m（分散劑）>1.5%時(shí)，體系中粒子呈卷曲狀結構，使體系中微粒間的結合強度不足，水性涂料趨于不穩定。
2.1.2 分散劑影響水性涂料的耐水性
分散劑的分子結構中有親水基團，親水性強，因此當分散劑溶于涂料中會(huì )使得涂膜的吸水率提高，耐水性降低。所以實(shí)際應用時(shí)，在確保除耐水性外其他性能滿(mǎn)足需求的同時(shí)，分散劑用量要盡量小。
2.1.3 分散劑影響涂料的光澤度
分散劑有助于鈦白粉的分散，能夠有效增強分散效果，良好的分散效果有利于降低漿料的細度，提高光澤度。
2.2 增稠劑對涂膜性能的影響
增稠劑是通過(guò)改變乳液中膠粒間結構起到增稠作用的。添加增稠劑前乳液膠粒彼此相互纏繞，黏度較低；隨著(zhù)增稠劑的添加，當體系臨界膠束濃度低于增稠劑濃度時(shí)，水性環(huán)氧樹(shù)脂乳液中的膠粒會(huì )吸附在增稠劑親油端形成網(wǎng)絡(luò )結構，從而增大黏度[3-4]；但當增稠劑過(guò)量時(shí)，會(huì )導致涂膜表面光澤度顯著(zhù)降低。
2.2.1 增稠劑影響涂料的穩定性
由于增稠劑的存在，乳液中膠粒間締合為網(wǎng)絡(luò )結構，可有效抑制顏填料的聚集現象，從而提高穩定性。
2.2.2 增稠劑影響涂料的耐水性
涂膜耐水性隨著(zhù)增稠劑的增加而下降，增稠劑分子結構中親水基團的存在使得外界水分子會(huì )通過(guò)涂膜表面滲入到內部，致使涂膜耐水性降低。
2.2.3 增稠劑影響涂料的光澤度
當涂料體系黏度較低時(shí)，適量的增稠劑可有效改善其流平性，致使形成的涂膜表面趨于光滑，減小表面粗糙度，從而增強光澤度。但若增稠劑添加量過(guò)大，涂料體系黏度迅速增加，高黏度涂料在涂裝干燥過(guò)程中很難保持其光滑平整性，致使光澤度降低。
2.3 消泡劑對涂膜性能的影響
消泡劑在涂料體系中的抑泡效果較為明顯，但消泡劑的添加量需要嚴格把控。當添加過(guò)量時(shí)，涂層會(huì )出現明顯的縮孔現象，消泡劑用量對涂膜其他性能影響不大。
消泡劑抑泡的原因在于消泡劑的表面張力較低，當低表面張力的消泡劑分散到水性環(huán)氧樹(shù)脂乳液中，會(huì )立刻吸附于氣泡液膜表面，從而降低其表面張力。但穩定的乳液體系需要維持膠粒間力的平衡，因此具有低表面張力的消泡劑包覆著(zhù)的氣泡會(huì )流向表面張力高處的液體，在此過(guò)程中液膜壁厚逐漸變薄，穩定性下降，直至氣泡破裂[5]。但若添加過(guò)量，大量的低表面張力點(diǎn)集聚，在維持體系力的平衡過(guò)程中，易出現集中破裂，從而形成縮孔。
2.4 潤濕劑對涂膜性能的影響
貝納爾德旋渦現象常發(fā)生于涂料的成膜干燥過(guò)程中，水與助溶劑的揮發(fā)使得表面張力下降，致使涂膜易產(chǎn)生針孔、縮孔、縮邊、橘皮等缺陷，適量潤濕劑的添加能夠緩解此類(lèi)缺陷，也能削弱涂膜干燥時(shí)產(chǎn)生表面張力的不均衡，提高流動(dòng)性，保持涂膜的平整度[6-7]。
適量的潤濕劑能有效提高涂料的流平性，且隨著(zhù)潤濕劑添加量的增加，涂膜的光澤度、附著(zhù)力均有所改善。但潤濕劑過(guò)量時(shí)，會(huì )出現縮孔現象。此可歸因于聚醚類(lèi)高分子材料潤濕劑的低表面張力影響，當潤濕劑過(guò)量，體系中低表面張力點(diǎn)劇增并迅速流向高表面張力處，因而形成縮孔。
2.5 流平劑對涂膜性能的影響
流平是涂料在表面張力作用下，在基材表面不斷緩慢收縮至最小面積并形成平面的過(guò)程。涂料分子在流平過(guò)程中不斷運動(dòng)，形成貝納德漩渦現象，從而影響流平性。涂膜在成膜過(guò)程中易出現針孔、流掛等缺陷，多為流平性不佳引起的。由于涂料黏度在流平時(shí)逐漸增大，體系分子不斷運動(dòng)形成貝納德漩渦[8]。<
適量的流平劑可有效提高涂膜的流平性，良好的流平能夠適度提高涂膜硬度，同時(shí)也可改善涂膜外觀(guān)。
2.6 顏料對涂膜性能的影響
適量添加顏料可提高涂層的附著(zhù)力。此可歸因于：顏料二氧化鈦具有小尺寸效應，能夠與基體形成良好的界面結合，再加之二氧化鈦表面活性極強，與基材表面分子間的作用力較強，因此提高了涂層附著(zhù)力。
顏料影響涂層光澤度可歸因于：一方面，顏料的添加會(huì )增強涂料的遮蓋力，因此提高涂膜對光的吸收和散射能力，致使光澤度降低；另一方面，成膜時(shí)裸露在表面的鈦白粉微粒會(huì )增加涂膜表面粗糙度，光線(xiàn)射入時(shí)可產(chǎn)生漫反射，致使光澤度降低。
隨著(zhù)顏料的添加，涂膜耐水性隨之降低。顏料影響涂膜的耐水性可歸因于：顏料中的二氧化鈦因Ti—O鍵的極化解離作用而具有較強的親水性，因體系中分子不斷運動(dòng)，具有親水性的裸露在外的二氧化鈦分子會(huì )遷移至涂膜表面，因而降低其耐水性。
顏料影響涂料穩定性是由于過(guò)量顏料的添加致使大量的鈦白粉顆粒裸露在外而未被包覆，這些顆粒因表面能的減小而發(fā)生團聚，從而降低涂料穩定性。
3 結語(yǔ)
主要研究了助劑和顏料對水性環(huán)氧樹(shù)脂涂料穩定性、光澤度、耐水性等性能的影響。制得綜合性能良好的水性環(huán)氧樹(shù)脂涂料所需助劑添加量為：潤濕劑0.2%、流平劑0.3%、分散劑1.5%。