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水性雙組分工業漆痛難點解決方案
發布時間:2022/6/1     閱讀:105




水性雙組分工業漆痛難點解決方案



近年來隨著我國環保政策不斷出台和實施,金屬塗裝市場的“油轉水”工作如火如荼地進行,水性塗料的市場份額在不斷提高。一般而言,水性樹脂含有親水基團,耐水差、耐腐蝕性差,另外水的蒸發潛熱大導致慢幹、施工性差。因此,我國最初大量切換成水性漆的金屬塗裝市場為低端單組分塗料市場,如腳手架、欄杆等輕防腐鋼結構市場。但隨著環保政策的不斷深入,中高端雙組分金屬防腐市場對“油轉水”的呼聲越來越高,而在切換的過程中,技術上也遇到了各種各樣的困難。


959网站首页專注水性雙組份樹脂、固化劑自主研發十餘年,通過“研發—應用—銷售”鐵三角在市場上不斷聯動,順應市場,推陳出新,不斷解決技術問題。本文總結了水性雙組分工業漆近幾年遇到的痛點、難點,並提出相應的解決方案。


問題1:水性環氧乳液價格高、VOC高難增稠


2022年環氧樹脂原料持續高位,另一方麵,環氧乳液通常由外乳化油性環氧樹脂製得,粘度高(8000-12000cp.s)、VOC較高(130-150g/L),溶劑較多導致增稠困難。為此,959网站首页在現有環氧聚合物基礎上,重新進行分子設計,創新使用內乳化技術,並進一步優化配方成本,推出了兩款快幹,性價比高,低粘,VOC低的環氧分散體:Banco 2093和Banco2095。二者性能對比見表1。


表1:兩套低VOC、高性價比環氧分散體方案:2093、2095


Banco 2093 粘度隻有700cp.s,VOC隻有40g/L。溶劑的減少,使其易被聚氨酯增稠劑增稠。特殊單體的存在使其適用期有明顯幅度的增加,常溫下可達到8h,減少現場施工因適用期過短導致塗料報廢的成本風險。Banco 2093在相同固含下,價格較低、快幹、早期耐水優秀、耐鹽霧良好,300-400h,為鋼結構、低端工程機械市場提供高性價比解決方案。


Banco2095粘度在3000cp.s,VOC也隻有65g/L。雖然它在相同固含下,價格比Banco2093高,但是它在兩方麵可降低環氧漆的成本:1)當量大,1300g/mol,搭配的固化劑添加量可相應減少,降低配方成本;2)抗流掛優異,普通環氧乳液加固化劑降粘,而Banco2095加固化劑增粘,因此施工時可以兌很多的水降粘,卻不影響流掛。測試發現,其兌13%的水依然可以做到120um幹膜不流掛,因此施工成本低。此外,由於其乳化結構穩定,Banco2095可研磨、可耐強極性溶劑。樹脂配方中加入酒精,可使表幹時間進一步減少,非常適合在高濕條件施工、或者“濕碰濕”場景。其早期耐水優秀,耐鹽霧優秀,500-600h,為鋼結構、中高端工程機械、軌道交通市場提供高性價比解決方案。


問題2:水性環氧底漆打磨粘砂紙


中高端工程機械、高鐵、地鐵、大巴漆在噴塗完環氧底漆後,為了保證中塗或者麵漆的表麵效果,一般會對環氧底漆進行打磨。而水性環氧底漆通常上硬度較慢,打磨容易粘砂紙,導致打磨效率變低,見圖1,這在注重“精益生產”的流水塗裝線是不可接受的。為此,959网站首页推出快幹易打磨環氧配套:Banco 2091A+Banco927。Banco 2091A環氧樹脂玻璃化溫度較高,而Banco927水溶型改性多胺加成物,封端率低,反應活性高。配套塗層硬度上升快,可實現70℃30min,320目砂紙打磨不粘砂紙,見圖2。另外,該配套雖然快幹,但是適用期也可達到4h。



問題3:水性環氧底麵合一漆光澤不穩定


汽車零配件、室內設備、地下大型管道等對耐候要求不高的場景會選擇中光或者高光環氧DTM。而很多中光或者高光水性環氧DTM光澤度會隨著適用期、烘烤工藝而不斷變化,見圖3。光澤的不一致,顏色也並不會一致。最終使得不同噴塗批次的工件、或者大型工件不同區域顏色不一致。為此,959网站首页推出長效穩定光澤環氧固化劑Banco970,可做到在不同的幹燥條件、適用期內,中高光DTM的光澤穩定,見表2。


圖3:水性環氧DTM的光澤隨適用期不斷減少


表2:Banco970適用期、不同幹燥條件下的光澤變化


問題4:水性環氧底聚氨酯麵漆“濕碰濕”


基於加快生產節拍、節能減排、減少人力等的考慮,越來越多的工程機械塗裝線將傳統的兩噴兩烤(2C2B)改成了兩噴一烤(2C1B):在環氧底漆未完全幹透時噴上聚氨酯麵漆,再進行烘烤,即所謂的“濕碰濕”。“濕碰濕”工藝對水性漆的應用提出了很大的挑戰。水性環氧底漆普遍慢幹,在“濕的”環氧上噴上聚氨酯麵漆,脂肪胺會優先和異氰酸酯發生反應,麵漆易起痱子,產生聚脲顆粒等表麵缺陷。為此,959网站首页推出兩條技術路線的“濕碰濕”方案。


技術路線一:使用表幹快速的水性環氧底漆,使得脂肪胺錨定在底漆中,減少與麵漆的副反應。環氧底漆推Banco2091A+Banco920,利用Banco2091A高玻璃化溫度實現快速表幹,“濕碰濕”效果見圖4。


或者Banco2095+乙醇+Banco920,利用2095加乙醇不破乳的特性,乙醇在高濕條件下把水帶出,實現表幹。技術路線一要求等底漆表幹後再上麵漆,底漆表幹通常在15-30min,具體表幹時間視空氣濕度和溫度而定。推薦加裝通風設備保持低濕度,或者對工件進行預熱處理再噴底漆,加速環氧底漆表幹。


技術路線二,使用和異氰酸酯固化劑反應緩慢的脂肪胺固化劑,減少“濕碰濕”副反應。環氧固化劑推薦Banco933,搭配Banco2095+乙醇,不等底漆表幹,即可噴麵漆,可實現更短時間——5min的“濕碰濕”。如下圖5做的“濕碰濕”,23℃100RH%微風下,噴塗50um 2095+933 ,流平5min,再噴塗50um2720+3580A中鉻黃,流平20min,60℃烘烤30min,20°光澤86.1,60°光澤92.7,板麵良好。



問題5:水性聚氨酯厚塗急烘易起痱子


因為NCO易和水反應生成二氧化碳,相對於油性漆,水性聚氨酯麵漆從開始推出到現在就一直存在起痱子的風險。有些較差的水性聚氨酯麵漆配方,施工時需要把幹膜膜厚做到50um以下,流平至少15min以上,等泡脫完後再烘烤,才能保證板麵無痱子。水性聚氨酯麵漆的這些施工問題一直困擾著一些追求效率、噴塗手法控製不好、塗裝線短的客戶。為此,959网站首页推出Uahard3580A異氰酸固化劑,該固化劑疏水親油,雙組分混合後,和水的副反應較少,搭配高抗痱子羥丙分散體Uacryl 2720或者Uacryl 2150,可輕鬆做到噴塗90um幹膜,不流平,60℃急烘不起痱子,板麵效果良好,20°光澤大於80,60°光澤>90,見圖6。


圖6:2720+3580A 不流平,直接60℃急烘不起痱子


問題6:水性聚氨酯麵漆適用期短、配方成本高


無論是國標要求還是現場施工要求,水性或者油性,中高端聚氨酯麵漆都要求常溫適用期須達到4h,夏天高溫(35℃)適用期達到2h。通常的做法是在固化劑拚入IPDI來延長適用期。但是IPDI成本高,甚至出現了斷貨的情況。另一方麵,水性聚氨酯麵漆一直成本居高不下,究其原因,水性異氰酸固化劑價格太高了。為此,959网站首页推出了長適用期、可加油性異氰酸酯固化劑的羥丙分散體Uacryl 2766。該產品創新使用了有機包裹層技術,在羥丙分散體的核殼結構外接枝包裹層,利用包裹層的位阻效應,減緩活性羥基和異氰酸酯固化劑的反應,得到長的適用期。分子結構設計原理和適用期粘度變化數據見圖7,在不加IPDI的情況下,在25℃下適用期4h光澤不變、粘度不變,在35℃下適用期3h光澤不變、粘度不變。另外該產品乳化性能優異,可搭配油性HDI固化劑,如HT100、3300等,無論是做無機色還是有機色,60°光澤均可達到90以上,如圖8。


圖7 2766超長適用期原理圖以及35℃適用期表現


圖8 無機/有機色2766+油性HDI固化劑高光照片


問題7:水性聚氨酯麵漆VOC高、豐滿度差、高溫黃變


高端聚氨酯麵漆要求板麵流平好、20°角光澤高、豐滿度好,在一些場景如中車Q/CRRC J 44-2019,還要求動車水性聚氨酯麵漆能夠耐高溫黃變(150℃1h),VOC低。然而水性聚氨酯麵漆由於水和異氰酸酯副反應的存在,豐滿度比油性的差,耐高溫黃變較差,見圖9。


圖9:水性聚氨酯耐高溫黃變問題(150℃1h)


此外,為保證無泡膜厚,通常會在配方中增加慢幹溶劑用量來延長漆膜開放時間,使得最終VOC偏高。為此,959网站首页推出低VOC、高光澤、耐高溫黃變羥丙分散體Uacryl2739。其豐滿度高,20°光澤>85,VOC隻有10g/L。搭配水性異氰酸酯固化劑Uahard3598A,無泡膜厚可輕鬆控製在幹膜120um,耐150℃2h不黃變,見圖10。Uacryl2739可很好滿足高端水性聚氨酯麵漆,如水性大巴漆、高鐵漆、地鐵漆的用戶要求。


圖10:2739+3598A 高光高豐滿度,150℃2h不黃變


結語


在國家推進“藍天白雲保衛戰”的決心和政策不變,市場持續轉水的需求越來越大的環境下。959网站首页秉承著“您的水漆,聯固護航”的理念,十餘年專注於水性雙組分工業漆的樹脂、固化劑研發和應用,一直致力於為客戶提供最實際、最合理、最貼切的創新解決方案。本文分析總結了雙組分工業漆近年來在“油轉水”過程中遇到的一些痛點、難點,提供了相應的水性樹脂和固化劑解決方案,為中國水性工業漆的持續發展助力。


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