一、水性環(huán)氧樹(shù)脂涂料應(yīng)用背景
隨著環(huán)保政策強(qiáng)有力的實(shí)施和大家對(duì)環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，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重要的角色，助劑對(duì)水性涂料的性能和應(yīng)用有著非常重要的影響。
二、助劑對(duì)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(duì)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(rùn)濕劑及顏料用量對(duì)水性環(huán)氧樹(shù)脂涂料涂膜性能的影響。
1.實(shí)驗(yàn)
1.1準(zhǔn)備好試驗(yàn)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(cè)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(cè)定涂膜硬度》、GB/T 9286—1998《涂膜的劃格試驗(yàn)》、GB/T 9754 —2007《色漆和清漆 不含金屬顏料的色漆涂膜光澤度測(cè)定》及GB/T 1733—1993《涂膜的耐水性測(cè)試》，對(duì)涂膜的硬度、附著力、光澤度及耐水性進(jìn)行檢測(cè)。
2.結(jié)果與討論
2.1 分散劑對(duì)涂膜性能的影響
分散劑的添加對(duì)涂料的分散效果、穩(wěn)定性有促進(jìn)作用，涂膜的耐水性、流平性等也隨之增強(qiáng)，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(wěn)定性
顏填料表面自由能較高，當(dāng)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(tuán)聚并沉降，降低涂料的穩(wěn)定性；隨著分散劑用量的增加，分散劑能夠?qū)㈩佁盍贤耆?，進(jìn)而防止顏填料在體系中發(fā)生團(tuán)聚現(xiàn)象，增強(qiáng)分散性；但當(dāng)m（分散劑）>1.5%時(shí)，體系中粒子呈卷曲狀結(jié)構(gòu)，使體系中微粒間的結(jié)合強(qiáng)度不足，水性涂料趨于不穩(wěn)定。
2.1.2 分散劑影響水性涂料的耐水性
分散劑的分子結(jié)構(gòu)中有親水基團(tuán)，親水性強(qiáng)，因此當(dāng)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(yīng)用時(shí)，在確保除耐水性外其他性能滿足需求的同時(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(qiáng)分散效果，良好的分散效果有利于降低漿料的細(xì)度，提高光澤度。
2.2 增稠劑對(duì)涂膜性能的影響
增稠劑是通過(guò)改變?nèi)橐褐心z粒間結(jié)構(gòu)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；隨著增稠劑的添加，當(dāng)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(jié)構(gòu)，從而增大黏度[3-4]；但當(dāng)增稠劑過(guò)量時(shí)，會(huì)導(dǎo)致涂膜表面光澤度顯著降低。
2.2.1 增稠劑影響涂料的穩(wěn)定性
由于增稠劑的存在，乳液中膠粒間締合為網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，可有效抑制顏填料的聚集現(xiàn)象，從而提高穩(wěn)定性。
2.2.2 增稠劑影響涂料的耐水性
涂膜耐水性隨著增稠劑的增加而下降，增稠劑分子結(jié)構(gòu)中親水基團(tuán)的存在使得外界水分子會(huì)通過(guò)涂膜表面滲入到內(nèi)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(dāng)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(qiáng)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(duì)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(yán)格把控。當(dāng)添加過(guò)量時(shí)，涂層會(huì)出現(xiàn)明顯的縮孔現(xiàn)象，消泡劑用量對(duì)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(dāng)?shù)捅砻鎻埩Φ南輨┓稚⒌剿原h(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(wěn)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(wěn)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(xiàn)集中破裂，從而形成縮孔。
2.4 潤(rùn)濕劑對(duì)涂膜性能的影響
貝納爾德旋渦現(xiàn)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(rùn)濕劑的添加能夠緩解此類缺陷，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(rùn)濕劑能有效提高涂料的流平性，且隨著潤(rùn)濕劑添加量的增加，涂膜的光澤度、附著力均有所改善。但潤(rùn)濕劑過(guò)量時(shí)，會(huì)出現(xiàn)縮孔現(xiàn)象。此可歸因于聚醚類高分子材料潤(rùn)濕劑的低表面張力影響，當(dāng)潤(rùn)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(duì)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(yùn)動(dòng)，形成貝納德漩渦現(xiàn)象，從而影響流平性。涂膜在成膜過(guò)程中易出現(xiàn)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(yùn)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。
2.6 顏料對(duì)涂膜性能的影響
適量添加顏料可提高涂層的附著力。此可歸因于：顏料二氧化鈦具有小尺寸效應(yīng)，能夠與基體形成良好的界面結(jié)合，再加之二氧化鈦表面活性極強(qiáng)，與基材表面分子間的作用力較強(qiáng)，因此提高了涂層附著力。
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(qiáng)涂料的遮蓋力，因此提高涂膜對(duì)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，光線射入時(shí)可產(chǎn)生漫反射，致使光澤度降低。
隨著顏料的添加，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(qiáng)的親水性，因體系中分子不斷運(yùn)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(wěn)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(tuán)聚，從而降低涂料穩(wěn)定性。
3 結(jié)語(yǔ)
主要研究了助劑和顏料對(duì)水性環(huán)氧樹(shù)脂涂料穩(wěn)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(rùn)濕劑0.2%、流平劑0.3%、分散劑1.5%。