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水性聚酯树脂在水性塑胶漆的最新应用

杏耀-杏耀平台-杏耀娱乐_杏耀平台网址 时间:2019年12月11日 04:58

  慧聪化工网讯:涂料主要由树脂提供主要性能,经过多年的发展,水性树脂也逐步跟上了溶剂型树脂的步伐,甚至在某些领域超过了溶剂型树脂;而且从环保角度来衡量,溶剂型树脂是无法跟水性树脂进行比较的。特别是国内今年出台了对VOC超标的涂料产品关于征收“消费税”的法律,这进一步限制了溶剂型涂料的发展。随着生活水平的日渐提高,居民对环境及健康日益重视,在水性树脂已有极大进步的前提下,水性涂料也得到了越来越大的推广及运用,施工工艺也得到了很大的提高。俗话说:三分油漆,七分靠施工。说的就是用再好的树脂做的涂料,如果没有很好的施工工艺,也是体现不出涂料性能的优越性。在今日涂装行业水性化大得民心的前提下,对水性涂料的工艺磨合也日趋完善,这进一步推动了水性涂料在各个涂装行业的推广及普及。

  在工业涂装领域,目前仍是溶剂型涂料一统天下,水性涂料还只占很小的比例。因此,提高涂料特别是工业涂料的水性化比例,减少涂料对环境的污染和施工人员的身体危害,已成为我国涂料行业共同面临的课题。目前国内水性工业涂料的研发水平与国外相比还有一定的差距,作为研发人员,我们的任务是使水性工业涂料在成本和性能两方面都能达到与溶剂型涂料相同或接近的水平。

  随着社会发展和科技进步,塑料制品已广泛用于汽车、家电办公设备、电子通讯及医疗器械等行业,成为工业、民用及高新技术不可缺少的材料。近年来人们环保意识不断加强,各国对VOC的排放相继制定了环保法规,旨在鼓励推广使用绿色环保、节能减排的新产品。应用于计算机、通信和消费类电子产品,3C产品领域和汽车内饰及配件的塑料涂料产量很大,其水性化呼声也最高。早在20世纪80年代末90年代初,欧美等发达国家就已经开展了水性塑料涂料的研究开发工作,迄今已有大量专利。国内,大约10年前开始水性塑料涂料的开发,于近几年实现商品化并成功用于汽车塑料内饰制品和配件及一些3C产品上得到涂装应用。目前,市场上用于塑料制品的水性涂料同品种和水性木器涂料类似,主要为丙烯酸酯乳液型、水性单组分聚氨酯型和水性双组分聚氨酯型,此外还包括一些UV固化产品。

  目前水性塑胶漆用树脂主要还是以丙烯酸乳液为主,从乳液的合成方法及本身的结构特性来看,其实是在很多方面是限制了其在水性塑胶漆中的运用:一.乳液粒径大,导致漆膜透明性及光泽不高,只能做半光或全哑漆。二.塑胶漆很多时候都要求较高的硬度,所以很多丙烯酸乳液都把Tg(玻璃化温度)设置的很高来使漆膜达到较高的硬度,但是Tg过高,需添加一定量的成膜助剂(基本都是高沸点溶剂),挥发慢,易发粘,涂装后的成品件包装易粘纸。三.冬夏季节均带来施工难题:夏天温度高,喷涂的时候,因高Tg的丙烯酸乳液挥发速度快,在高温的车间作业时,经常导致雾化的漆液还未到达素材时就已经干燥,干燥后的漆液落在待涂装的素材上就是颗粒;而冬天温度低,特别是北方地区,需添加大量成膜助剂,否则漆膜粉化开裂,而大量成膜助剂又易引起实干慢,包装粘纸。而且乳液在温度低于5℃或以下时是停止作业的,影响生产效率。而另一体系水性聚氨酯因价格昂贵及耐化性不够理想,也限制了其使用;同样UV体系因其漆膜硬度高导致重涂性差也限制了其使用。而高分子量的水性饱和聚酯树脂既拥有丙烯酸乳液的快速干燥性,还拥有丙烯酸乳液所没有的高光泽,而且高分子量水性聚酯树脂作为水溶性树脂,不需添加成膜助剂帮助成膜,这大大提高了生产的便利性及效率。所以我们应该在塑胶漆领域优先选择高分子量的水溶性饱和聚酯树脂。

  传统塑胶漆经常采用“湿碰湿”工艺,即喷涂两道漆,只烘烤一次,以达到快速生产,节省能耗的目的。在油性塑胶漆普遍采用“湿碰湿”工艺的前提下,为何水性塑胶漆迟迟未见身影呢?此困境在很大程度下阻挠了水性塑胶漆攻占本属于油性塑胶漆的领地。那是因为目前构成水性塑胶漆的主体树脂在结构和性能上,达不到“湿碰湿”的要求,以丙烯酸乳液为例,由于结构的限制,丙烯酸乳液光泽差,虽然对水分拥有快速的挥发性,但更多时候受成膜助剂残留在漆膜中的影响,影响干性引起“咬底”(此现象在冬季更为明显)。此难题时至今日,随着高分子量的水性饱和聚酯树脂的出现可以说已被攻破。下面我们就详细介绍下高分子量的水性饱和聚酯树脂如何突破本属于油性漆的“禁地”:

  本工艺为“湿碰湿工艺”:先预喷一道单组分水性银粉漆,闪干3~5分钟后,即可喷涂水性双组份罩光清漆,然后60~70℃烘烤20~30分钟即可。

  水性单组分银粉漆制作流程:首先把水性银浆用BCS浸泡备用,接着开始透明漆的制作,按照配方次序依次投入组料进行低速搅拌均匀,透明漆搅拌均匀后再加入之前浸泡好的银浆。此投料过程中需注意以下几个问题:①水性银浆要先浸泡才能使用,浸泡后有助于银浆的分散②DMEA添加要特别注意,它有提高涂料体系的粘度作用。③银粉漆搅拌速度不宜过快及体系必须中性偏碱,否则易引起银浆发黑。

  配制完成后,我们先在ABS+PC素材上进行第一道水性银粉漆涂装,薄凃约10~15um(干膜),喷涂完成后静置3~5min,再涂装第二道水性丙烯酸聚氨酯金油,值得注意的是水性银粉漆的涂装工艺与溶剂型银粉漆有一点区别:水性银粉漆最佳喷涂方法应该是多道薄凃,大气压小流量。

  水性双组份丙烯酸聚氨酯清漆制作流程:按照A组分中的涂料组分依次在搅拌条件下加到罐内,最后一步是测量涂料的PH值,用DMEA将涂料的PH控制在7.5~8.0之间。搅拌完成后即为A组分,而涂料的B组分则为拜耳公司的HDI固化剂2487,可提供优异的耐候性。配制此罩光清漆时应注意以下几点:①A+B组分混合时应彻底搅拌均匀再使用,否则影响性能。②罩光清漆不宜一道涂装过厚,否则会引起气泡问题。③PH值对漆膜耐黄变性有很大影响,过高的PH值会引起漆膜泛黄,所以我们要控制在7.5~8.0之间。

  水性双组份丙烯酸聚氨酯清漆参数:PH:7.5~8.0,作业粘度20~30秒(NK2#),VOC:102g/L,涂料稀释比:A组分/B组分/去离子水=6/1/0.5. 罩光清漆配制完成后,我们就可以在前面涂装好的水性银色底漆上涂装罩光清漆,喷涂完成后,那两凃一烤的“湿碰湿”塑胶漆就完成,余下的工作就是在60~70℃*20~30min烘烤及检测样板性能。

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  涂装方式:喷涂,涂装底材:ABS+PC,涂装工艺:①底漆:WP-850A水性饱和聚酯树脂单组分银粉漆;②罩光清漆:水性双组份丙烯酸聚氨酯清漆;烘烤条件:60~70℃*20~30min

  作为“湿碰湿”工艺最重要的环节就是底漆要有快速释放溶剂或者水分的能力,否则涂装面漆后就会“咬底”。所以作为高分子量的水性饱和聚酯树脂WP-850A(分子量10000~15000)拥有不逊色于丙烯酸乳液的干燥速度,而且光泽高,成膜性好,不需添加高沸点的慢干溶剂帮助成膜,不影响包装效率。另外WP-850A酸值低(酸值高的树脂易引起银粉发黑),不但可以作为银粉漆的主体树脂,而且快速的表干性对银粉的排列有很好的帮助,并有很好的水溶性,综合性能非常突出。我们创新地将水性聚酯树脂作为塑胶漆“湿碰湿”的底漆也是利用了水性聚酯树脂柔韧性及附着力好等特点,可以帮助丙烯酸清漆有更好的附着力。我司另一罩光漆树脂是属于水性丙烯酸树脂WA-370,搭配HDI异氰酸酯固化剂反应,有很好的硬度及光泽,而且耐候性也非常不错。我们这款WA-370丙烯酸树脂不但可以与异氰酸酯固化剂低温反应,还可以常温反应,漆膜不烘烤亦有很好的交联效果,是一款与-NCO激烈而快速反应的水性高羟丙烯酸树脂。综上所述,我们设计这套“湿碰湿”塑胶漆搭配方案,一举解决了水性塑胶漆之前遇到的“湿碰湿”困境,而且还有很好的弥补了之前丙烯酸乳液的缺陷:我们利用高分子量的水性聚酯树脂作为“湿碰湿”底漆,就为我们突破“湿碰湿”难题奠定了基础,因为“湿碰湿”工艺最重要的就是如何使底漆快速干燥兼有一定的硬度及光泽,而水性高分子量的聚酯树脂却全部具备这样的特性(丙烯酸乳液光泽普遍偏低),我们再搭配硬度及耐候性出色的水性丙烯酸就很好地解决了体系配套的问题,所以我们建议大家以后遇到塑胶漆有“湿碰湿”要求的时候,可以用“高分子量水性饱和聚酯树脂底漆+水性丙烯酸树脂面(清)漆”这种体系。

  3 总结 工业涂料水性化也经历了很多挫折,其中的原因无非就是水性树脂的缓步不前,在水性塑胶漆领域主要还是以水性丙烯酸乳液作为涂料的主体树脂,而水性丙烯酸乳液技术简单,生产门槛低,市面上出现了良莠不齐的产品,这就造成了市面上出现了很多性能不够出色的水性塑胶漆,这进一步影响了水性塑胶漆在大家中的地位和形象,直接导致大家不敢接受及推广水性塑胶漆。时至今日,南方树脂公司针对市场需求开发出了性能优异的高分子量水性饱和聚酯树脂及水性丙烯酸树脂,基本上囊括了市面上各种对塑胶漆的性能需求,还一举突破了之前水性塑胶漆遇到的“湿碰湿”困境。今年起国家也通过立法等形式来支持我们发展水性化,我们应该抓住这大好机会实现“油转水”。在我们突破水性树脂方面的技术难题后,应该在涂装工艺上与涂装厂家大力磨合,早日使我们的水性化不但在性能上与溶剂型产品一样,在施工工艺上也同样媲美溶剂型产品。我们的生活环境已经是越来越恶劣,需要我们大家伸出手来,发展绿色环保的水性产品,不但是为了我们自己,也是为了我们子孙后代。

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