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    涂料理论—谈谈涂膜“缩孔”形成的原理、原因以及预防
                 涂膜缩孔形成的原理。缩孔是涂膜表面出现的各种不规则凹陷的总称,从形状上可分为平面式、火山口式、点式、露底式和气泡式等,通常以一滴或一小块杂质为中心,周围形成一个环形的棱。出现这种现象与缩孔施体的低表面张力有关。如果其表面张力较高,则不太可能形成缩孔。            1、在涂料配方中,如果各组分表面张力不匹配,就有可能产生缩孔。在涂膜涂布的过程中,由于产生了巨大的新成表面,因而涂料内部具有低表面张力的组分将移动至表面层,并且带动部分物料向周边迁移。这种低表张成分所带动的物料流动就有可能形成缩孔。若体系的黏度很小,体系能很快流平。若体系的黏度很大,表面吸附和物料流动过程很慢,则形成缩孔的可能性较小。只有在黏度适中偏低的时候,才会产生缩孔。            2、外界的物理扰动也使涂膜表面组成发生变化,造成涂膜表面的表面张力分布不均匀,低表面张力部分将向高表面张力处迁移,并带动部分漆料一起迁移,从而产生局部的流动而导致缩孔的形成。如果液膜足够厚,则液体可以从底部补充进人凹陷处,使缩孔弥合。但若液膜较薄,没有液体可以补充,则将形成永久性缩孔。 在涂层干燥过程中,如果因溶剂挥发而产生表面张力梯度,也有可能造成缩孔。            4、外来污染物造成缩孔。若污染物是低表面张力物质,则它在高表面张力的涂层上铺展,并取代原表面,这种不规则流动就会造成缩孔。当表面存在表面张力梯度时,缩孔的形成还取决于涂料本身的流动性。在湿涂膜上表面张力梯度的作用下,流体由一点向另一点流动时,就会产生缩孔。而在缩孔区域内,如果流动量大,还可能形成露底缩孔。要减少缩孔产生的概率,就应该使涂料的流动性小,而流动性的大小又取决于涂膜厚度、涂层黏度及表面张力梯度。       实际生产过程中缩孔产生原因。缩孔总是由于表面张力梯度造成的,而表面张力的形成主要是由于涂料施工过程中,涂膜中含有低表面张力的活性物质,要想在减少缩孔,必须杜绝涂膜施工过程中的活性物质污染。总结缩孔产生的原因可能有以下几种。              1、涂料配方中各组分的表面张力不匹配,体系中低表面张力组分,如各种表面活性剂含量过多、溶剂表面张力低于其他物质的表面张力等,均容易造成缩孔;              2、底材本身表面张力太低或涂料表面张力太高造成涂料对底材润湿不良;底材上有油污,造成局部表面张力过低,使涂料润湿涂布不良而形成缩孔。湿膜过厚、黏度过小等原因也会造成缩孔。              3、涂料施工的工艺要求不合理,如低表面张力物质未消除即进行喷涂、喷涂膜厚要求过薄、喷涂设备的空气压力/空气流量太低(雾化和成形空气)、不同颜色品种油漆混合生产时,低表面张力漆雾在高表面张力漆上造成污染。              4、在涂装施工过程中,不可避免的要有人的操作,如电泳过程中的加料、PVC喷涂、打磨、擦净、油漆喷涂、油漆调整等等,员工衣物、手上的低表面张力物质在操作过程中被带到施工过程导致缩孔。               5、原漆及稀释料在包装运输或贮存等过程中混入了油、水、尘埃等杂质。       缩孔的预防。漆膜缩孔的原因较多,必须根据产品的实际情况和涂装工艺进行详细的分析和反复的试验,才有可能找到真正的原因,从而确定预防措施。对缩孔缺陷应以预防为主,加强涂装现场管理,把隐患消灭在萌芽状态。对于已经发生的缩孔缺陷,应从涂料配方、涂装工艺、涂装环境等各个方面分析解决。如果由外来缩孔施体所致,则需小心防止表面污染;若缩孔是涂膜自发产生的话,则需重新调整配方;如果是溶剂的表面张力过低造成的,则可以通过添加具有低表面张力的表面活性剂和具有良好相容性的表面控制剂来降低液膜的表面张力,比较常见表面控制助剂是有机硅流平剂,使其低于缩孔施体的表面张力。但需注意的是,如果低表张表面控制助剂添加量过多,则会因体系中表面张力不匹配而适得其反。因为在涂料涂布过程中会形成大量新鲜表面,会从体相中吸附表面活性剂;同时,大量的表面活性剂可能与涂料产生不相溶性,在涂料干燥过程中,其浓度发生变化,超出其溶解度,生成少量不溶的液滴,就会导致缩孔,如涂料中加入过量硅油就易产生缩孔。有机硅化合物的表面张力与所用涂料的差别很大,有时即使被稀释到很低的浓度时也会引起缩孔。
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    谈谈影响水性涂料霉变和腐败的因素及水性涂料防霉防腐的科学处理
          水性涂料具有低毒环保、不易燃不易爆等优势,但它的防霉抗菌性能却较差,尤其到了湿热的夏季,是各类菌群繁殖的高发季节。霉变与腐败现象对于涂装前后的影响是致命的,它会破坏涂料结构,出现变黑、发臭等现象,处理不当,又会污染水源、污染环境。本文简述对水性漆的防霉、防腐处理,及对腐败后的水性漆的科学处理方法。       决定霉菌和细菌生存繁殖的条件主要有温度、水分、氧气、菌种、酸碱度等,这些条件都与环境有着密切的联系。             就温度对霉菌和细菌的繁殖影响力而言,25~35°c*适合霉菌的繁殖;35°c以上*适合腐菌的繁殖。所以气温较低的时候,水性漆不易腐败变质;气温较高的季节,就容易使水性漆发生霉变或腐败。              腐菌、霉菌的繁殖需要水分。空气的湿度大,易于腐菌、细菌的繁殖。南方的水性漆较北方的更易变质,就因为南方的湿度高于北方。在高湿度情况下,生产设备上、包装容器中、车间墙壁上都易大量存在霉菌和细菌。在此条件下生产的水性漆就易于变质。              海拔高、氧气含量小的地方,水性漆不易变质,而海拔低、氧气含量大的地区,水性漆容易变质。通常平原地区、水网地区的水性漆容易变质。             水性漆的生产过程都属于带菌操作,成品漆中基本都带有各种细菌菌种,遇到合适的条件即开始繁殖。              酸碱度的影响。一般来说,pH较低的水性漆较pH值较高的水性漆易变质。由于细菌易使酸性物质变质,水性漆腐败变质的过程是其由碱性向酸性转化的过程,我们将水性漆变质的过程又称为“酸败”。              水性漆配方中所用的粉料、助剂和乳液的影响。水性漆用的填充料和着色颜料其表面都带有细菌,比表面积越大的颜料,带菌量就越多。尤其是超细填充料、比重小的填充料,其表面以及毛细管中都含有大量的细菌。遇到细菌适宜的环境,其繁殖速度将大大加快,由此生产的水性漆,其含菌数量将会很大。涂料助剂中带有细菌,从配方分析中也可以看出纤维素的降解、发霉,失去粘性;分散剂、润湿剂、消泡剂等助剂粘度降低、变色、产生异味,均可以理解为腐败变质。分散剂变质首先使颜料絮凝而产生沉淀,分散剂中的细菌在水性漆中大量繁殖引起水性漆发臭、发黑。水性涂料乳液的生产虽在较高温度下进行,但在空气中带菌包装,其产品带菌也是肯定的。       再来讨论下霉变、腐败水性漆的科学处理方法有哪些。       霉变一般发生在水性漆与空气层接触的界面上,水性漆表面产生局部霉斑或霉点,水性漆内部外观不发生变化。一般采取开罐将水性漆表面存在的霉斑或霉点去除,再倒入调漆缸中边搅拌边补加快速杀菌和防腐剂,在 500 ~ 700 r / min 的情况下搅拌 30 min 后再重新包装即可。若开罐后,水性漆表面出现大的霉斑,如按上述情况进行前期处理后,必须加入少量乳液和相关助剂。              搅拌检测 。将变质腐败的水性漆经中速搅拌后抽样检验。通过检测来判断细菌对乳液作用后的破乳程度。              添加防霉、防腐剂。按 1:1000 或 1.5:1000 的比例添加快速杀菌剂,然后补加防腐剂。首先,这种快速杀菌剂必须具备除臭功能;再则,必须有良好的杀菌功能,其次才考虑到抑菌功能。防霉、防腐剂的选择还必须具有气、液相杀菌功能。因为,霉菌的产生是在气、液(水性漆)相界面上进行,而腐菌的产生是在液体(水性漆)内进行。同时具有气、液相杀菌功能的防霉、防腐杀菌剂就可将气、液相中的霉菌、腐菌同时杀死。
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    聚氨酯树脂取代环氧树脂在风电叶片上大规模应用为时尚早
                 风电叶片主要由基体树脂、增强纤维、夹芯、结构胶、涂层等组成,其中基体树脂占总叶片质量的27%左右。风电叶片的发展过程中,业界尝试使用过不饱和聚酯、乙烯基树脂、环氧树脂、聚氨酯、丙烯酸树脂等作为风电叶片的基体树脂。环氧树脂因其环境容忍度大、低收缩、良好的本体和复合材料力学性能等优异的综合性能而独树一帜。       风电叶片对基体树脂主要的性能要求如下几点:1、低粘度——节省灌注时间,足够的可使用时间;2、快速固化——节省固化时间;3、体积收缩小——保持尺寸稳定;4、对环境湿度等不敏感;5、较高的耐热温度;6、较高的本体机械性能;7、良好的FRP性能,良好的耐疲劳性能。                           如左图环氧树脂和聚氨酯树脂体系的风电叶片综合性能对比可见,聚氨酯叶片要想取代环氧树脂叶片而大规模应用还为时尚早。从图表中各项指标对比来看,聚氨酯叶片在性能上确实要略好于环氧树脂叶片,具有部分替代环氧树脂的潜力,但在性能和成本上与环氧树脂提升不大,还不算颠覆性的风电叶片材料革新。聚氨酯叶片不足点是对湿气敏感,在生产过程中水分的控制要求严格,甚至对厂房都会有湿度要求,这在南方潮湿的环境下生产具有一定的难度的。除此之外,叶片芯材中的巴沙木本身含有一定的水分,用PVC替代又会导致柔韧性不足,在技术层面上具有诸多难点。
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    探讨下颜料分散剂对涂料一些基本性能的重要影响
                  颜料分散剂在涂料配方中是非常重要的组分之一,它在结构上是一种分子内同时具有亲油和亲水性的表面活性剂,可均一分散那些难溶解于液体的无机、有机颜料的固体及液体颗粒,防止颗粒的沉降和凝聚,形成稳定的悬浮液。本文探讨下颜料分散剂对涂料一些基本性能的影响,如光泽度、透明性、相容性、流平性、着色强度、减少VOC等。        光泽度是衡量涂膜特性的一个重要指标,涂膜光泽越高,其反射光线的能力越强。对优质涂料的光泽来说,其成分颗粒粒径不能大于5微米,*大3微米;油墨配方中不能超过1微米。涂料中的大颗粒,要么无法有效分散,要么易产生絮凝,或者在配制过程中易发生刺激起晶。聚合物分散剂也可减少由于絮凝而形成的大颗粒,改善成膜光泽。       涂膜的透明性越高,越容易透过涂膜看到底层;相反涂料成膜的遮盖力越高,对底层遮盖力越强。光在涂膜表面反射和通过的数量决定涂料的遮盖力或透明性。颜料种类及分散程度对此有影响。由于折射率和粒子大小影响,遮盖性颜料对反射光有更大影响。颜料分散剂通过影响颜料粒径分布(更均匀更窄)来提高透明度。对钛白粉,高折射率和大颗粒可以有效地反射和折射各种波长的光。分散剂的添加可以提高钛白粉表面积(减少团聚体,降低粒径),可以进一步提高遮盖力。对于透明颜料,颜料分散剂能改善粒径分布,让更多光线透过,增加成膜的透明性。       颜料分散剂的相容性之所以重要,是因为良好的相容性可以使涂料制造商生产用于多种不同类别树脂产品的分散体系。聚合物分散剂可以提高颜料浓度,不仅增加产量,而且减少从研磨色浆直到*终产品中潜在的介质不相容性问题。特别是使用高相容性树脂的条件下,聚合物分散剂扩大了基础涂料的使用范围,这对混合着色涂料生产非常重要。       流平性是涂料在特定施工表面上扩散的能力,涂料表面的流平缺陷通常由表面张力造成,而且发生相对较快,如装饰涂料的刷痕通常也是由流平性不足造成的。理想的流平行为可以用牛顿力学来解释,但是涂料配方中颜料引入体系后,就会发生变化。这是因为颗粒受化学键和物理相互作用影响,非常容易产生触变性和假塑性。由于颜料颗粒在分散剂作用下更加稳定,可以提高牛顿流体特性,流平性增加,对成膜流平性有好处。       涂料油墨的产量指一个工序生产的涂料和油墨数量。颜料分散剂使颜料浓度增加,可以提高涂料产量。适当添加颜料分散剂可以降低粘度,增加研磨色浆的颜料含量,从而提高产量。在固定时间内,由于可以分散更多的颜料,这样用相同重量的研磨色浆就可以生产更多产品。明显加快分散速度也可以提高产量。产量提高则机器磨损减少,能耗降低,尤其是降低每公斤*终产品的劳动力成本和固定成本。       涂料的着色强度表示色彩色相在应用表面的强烈程度,提高着色强度就使涂料看起来更加明亮。降低颜料的平均粒径可以提高着色强度。提高研磨色浆中颜料含量会增加粒子的相互碰撞,提高颜料的破碎率,但是也增加了色浆粘度,降低了研磨的动能,使磨料小球或珠子对颜料的破碎能力下降。使用颜料分散剂可以改变这种变化。使用分散剂可以研磨更高颜料浓度,使粒子破碎更加迅速,同时防止研磨过程中的粘度升高。*终分散剂使更细小的粒子碰撞稳定性增加,不易絮凝,从而充分发挥其内在的着色强度。       VOC为挥发性有机物,是指涂料油墨体系中挥发到空气中的有机溶剂。VOC越低对空气的潜在污染越小,这就要求提高涂料油墨的固含量。涂料的粘度是由溶剂、树脂和颜料决定的。普通的低固含量涂料,颜料对粘度的影响没有树脂溶剂的影响大。但是高固含量涂料溶剂较少,树脂是低粘度的,如此颜料的影响就非常明显了。颜料分散剂通过降低颗粒之间的相互吸引力,可以显著降低颜料对粘度的影响。所以,对高固含量涂料配方而言,加入分散剂将大大降低粘度,或是在粘度相同的条件下,将可以使用更少的溶剂,降低VOC的含量。