為了給客戶提供滿足需求的水性樹脂解決方案,德科美應用技術團隊展開了深入的研究。上一期分享了延長水性雙組分聚氨酯活化期的妙招,從本期開始關注水性閃光漆定向與防沉,敬請期待!
溶劑型(油性)閃光漆體系的定向與防沉手段中,常見的主要有采用快干樹脂、纖維素類(CAB、硝化棉等)、蠟漿等類、偏快干溶劑體系設計以及適當的施工工藝和參數等。這些手段可靈活選取、搭配實施,相應的效應顏料排列與防沉效果的表現也較為突出。
但在水性閃光漆體系中,以上手段、措施不能簡單地照搬或者套用。不少水性涂料技術人員選用了市面上很多標稱的水性定向助劑產品后發現,其中絕大部分的樣品并沒能起到預想之效果。
除其中夸大宣傳的嫌疑外,更大的可能是:要達到宣傳中的效果,需要滿足一些潛在的前提條件或者是多個因素的綜合作用。故較為全面地認識影響水性體系中效應顏料定向與防沉的因素,配方中合理地采用、搭配和多方位控制就顯得十分必要。
水性鋁粉漆體系一般應具備較強的觸變性,具體說來是:低剪高黏度、高剪低黏度。這對閃光漆的排列定向有著非常重要的現實意義:低剪高黏度,能夠有效的控制效應顏料定向并抑制其沉降;高剪低黏度,則能夠保證涂料較好地被均勻霧化,從而確保涂膜的薄涂性和均勻性。
涂料體系的觸變性有一個重要的衡量指標,即觸變指數。它是體系在特定的低/高剪速率下的旋轉黏度值之比。
體系的這一特性主要源自于以水為主體的溶劑體系中,樹脂和助劑的綜合作用。它們可以各自相對獨立地提供這種觸變性,也可以是發生相互作用后共同提供。
此外,體系的溶劑(主要為水分)釋放性同樣至關重要。抓住這兩點,就能較好地把握住水性閃光漆定向與防沉性能的關鍵。
1材料類因素
1.1水性樹脂
眾多實驗顯示,水性樹脂本身特性是影響配方排列效果諸因素的決定性因素之一。選擇合適的樹脂或樹脂搭配,是水性閃光漆配方排列效果的重要前提。
總結起來,這些樹脂往往分別或同時具備如下兩種特性:
1.1.1能夠為體系提供觸變性
自身具備強觸變性
一些乳液類樹脂(如丙烯酸乳液)因其自身具備特殊的結構設計,其乳膠粒子具備在胺類中和劑和/或助溶劑的作用下迅速溶脹的特性,并在表面同種電荷間排斥力的作用下迅速擠占大量的自由空間。
體系靜止時,這種微觀結構增大了乳膠粒子間發生碰撞的概率以及產生相對位移時的阻力,宏觀上則表現為體系黏度增大;當對其施加外界剪切力后,剪切力克服例子間的阻力閾值后破壞了這種微觀結構和分布,重新排布后宏觀上即表現為黏度下降,即上述的低剪高黏度、低剪高黏度的特點。見下圖。
黏度剪切前后示意圖
這類觸變樹脂開辟了一條不依靠觸變劑而讓體系產生觸變性的閃光漆技術路線,現已被廣泛應用于水性工業閃光漆中,如汽車OEM、汽車修補漆等。
韶關德科美化工有限公司研發的核殼結構的功能性水性丙烯酸乳液,由水性丙烯酸樹脂、水和中和劑N、N-二甲基乙醇胺組成。在堿性條件下,樹脂黏度增加,再添加乙二醇丁醚或丙二醇丁醚,樹脂具有極強的觸變性。
利用這一特性,一方面可以用于水性鋁粉漆中提供優異的鋁粉定位,另一方面可以用于水性色漆或中涂,提高涂料的穩定性和施工性。
1.1.2干性快
即樹脂體系能快速釋放水分等溶劑成分,也意味著濕膜能快速地完成水分揮發/體積收縮的過程,最大限度地抑制效應顏料在干燥過程中的不規律移動和翻轉,使其最大限度地實現在干膜中的排列取向一致,保證其總體排列效果。
水性樹脂的干性受多因素影響,例如樹脂的分子量、Tg值及特殊的結構設計(如核殼結構)等。
(未完待續)