浅谈水性防腐涂料常见缺陷的防治

    关于水性防腐涂料的研发，始于上世纪八十年代。由于众所周知的原因，水性防腐涂料处于缓慢研发、小量应用、性能普通的状态，步履蹒跚地走过了30年。

    去年以来，国家有关部门发布了一系列文件，限制一些地区和工程使用溶剂型涂料，对VOC超标涂料征收消费税，颁布了水性丙烯酸、水性聚氨酯、水性环氧、水性醇酸等树脂涂料，水性无机磷酸盐耐溶剂防腐涂料的标准，及上述涂料的有害物质限量标准，环境标志产品包括水性涂料的技术要求等。这样，使水性漆材料研发单位有了方向，使一些涂料企业看到了商机，使我们水性漆研发的技术人员有了依据。今年以来，水性漆用树脂、颜料、助剂越来越多，不少溶剂型涂料企业开始忙起了“油改水”热潮，一些涂装企业也越来越青睐水性漆。自此，我国水性工业漆步入了一个新的发展时期。

    近年来无锡太湖防腐材料有限公司研发并投入市场的有水性无机富锌防腐底漆，通用型水性丙烯酸防锈漆，包装桶用水性烘烤漆，水性防腐系列涂料品种已增加到十几个。目前，又开始了水性汽车部件漆的研发。公司高层的策略是：溶剂型涂料逐步降低VOC等有害物质，水性防腐涂料加大研发力度，做到油漆、水漆两手抓。

    1 水性防腐涂料常见的缺陷

    一个刚做好并包装好的涂料，其优点或缺陷是说不清的，只有到开罐、开桶时，才看得见其外观和稳定性的情况，此时的缺陷有上有浮水、下有结块、表面浮泡、变质发霉等。还有，到涂装施工后，才看得见其效果，此时的缺陷有涂料流挂、一道遮盖力差、膜面缩孔、针孔、表面不平整、外面漆缺乏丰满度和光泽度等。一段时间后，如果涂料或涂装质量不好，还会出现开裂、剥落、起泡、生锈等缺陷。水性漆由于其天生的弱点，其缺陷可能比溶剂型涂料要多。

    2 水性防腐料常见缺陷的原因

    1）或涂料中亲水物质太多，水容易渗进，产生气压，把漆膜顶上来。起泡多，整个涂层就失去附着力。

    2）涂膜泡孔：原因主要有：消泡剂选择和搭配不当；打浆和调漆阶段未将消泡剂打散打匀；辊涂时涂料粘度过低，喷涂时喷枪未调到最佳。有泡孔，空洞处无料遮盖，水氧轻易侵入，腐蚀就发生了。

    3）涂层缩孔：原因主要有：涂料体系中各组分未能搅拌均匀，表面张力大的物质如乳液等，铺展流动性差；消泡剂、成膜剂等加量过大。缩孔多，底漆易出锈，面漆外观差。

    4）硬度问题：原因主要有：与基料的Tg及加量有关，与粉料的吸油量及加量有关，与成膜过程中的环境条件即温湿度有关。涂膜太硬，柔韧性、弯曲性和耐冲击性就通不过，涂膜太软，水的渗透增塑进而滞留腐蚀的作用就明显。

    5)耐(盐)水性差：原因主要有：基料的成膜性、耐水白性较差，固体颗粒较粗；基料加量不足；防锈乳液其实不防锈；因涂料表面张力大于基材的表面张力，故底漆与基材的附着力差；还有起泡、缩孔、针孔等致命缺陷；有的涂料含盖了上述缺陷，则更无耐水性、耐盐水性、甚至耐盐雾性可言。

    6)漆膜外观缺陷：就外面漆而言，其原因主要有：漆膜不平整，欠丰滿度，是由于涂料的表面张力大，内部不流动铺展，膜面流平性差；光泽度不高，视觉效果差，与颜基地或Pvc较高有关，与基料和颜料的品质有关，与底层的平整度有关。

    3 水性防腐涂料常见缺陷的防治

    根据研发实践的体会，对上述这些缺陷，我们是采取以下措施加以防治解决的：

    1)从配方源头上加以防治，即设法降低涂料的表面张力。水性涂料与溶剂型涂料最主要的区别就是使用的分散稀释介质不同，造成了两种涂料表面张力的不同，水性漆的问题就要比溶剂型漆多。因此，对水性防腐漆，不管是高档还是低档，都要把降低涂料的表面张力提高涂层的附着力放在第一位。这就要求选用对路的助剂：一是采用加量少性能高的基材润湿剂，如BYK的300系列产品，TEGO的4000系列产品，原科宁的H110、H140、H188A等品种。再配以H204、3275等高效分散剂，完成降低涂料表面张力的第一步。二是添加水性涂料用附着力促进剂。硅烷偶联剂具有很强的流动性，可自由迁移到有机/无机界面，故乳液是添加硅烷附着剂的理体系，而在钢铁表面最有效的附着剂是二氧基官能硅烷，价较贵。钛酸酯偶联剂具有润湿基材的性能，还有辅助消泡和流平的作用。如江南厂的jN一ll5A，是一款螯合型的钛酸酯偶联剂，能增加聚酯与钢、丙烯酸与铁的粘结性。用量在1%左右，性价比较高。南京曙光、台湾德谦、德国赛都有这方面的产品，这些助剂只要选用得当，就会成为又一个降低表面张力的利器。三是使用高效低表面张力的流平剂，如BYK的345、346，原科宁的DSX-2000等，不仅可以扩大底漆在基材上的铺展面，增加其附着点，而且有利于涂层表面的流动流平，减少外观缺馅。四是补充一定量的不同挥发速率的醇醚类的组合助溶剂，一方面更好地帮助基料成膜，另方面也能降低涂料表面张力，但要兼顾加量与干燥与施工的关系。这些助剂主次定位，协同作用，涂料的表面张力就会降低，附着力就会提高。

    合理地采取了上述措施，那些自干底漆或烘烤漆的剥落、起泡、附着不牢等缺陷，外面漆表面不平整、不光滑、不饱满等缺陷，漆层使用寿命不长等缺陷就可以得到有效的防治解决。

    对于包装桶水性烤漆的柔软、流挂、表面不平整等问题，我们通过筛选合适的树脂并调整比例，换用了降低表面张力、防流挂增流平的助剂予以解决。前做的一款产品，性能很好，唯独voc超过100g/L，客户通不过。后来用了voc含量较低的分散体，滿足了客户的要求。

    对通用型水性漆粗糙、多泡、缩孔、外观差、后增稠或后变稀等缺陷，我们是采用“四个二”的助剂使用方法加以克服的。“四个二”，即两种以上润湿分散剂、两种以上抑泡消泡剂、两种以上成膜助溶剂、两种以上流变助剂。两种以上润湿分散剂，是为了打磨出一个足够细度的浆料，为涂膜提供附着力、细腻度、光泽度、耐污性等，原科宁的H一140是一款具有低泡、流动、较强降低表面张力的基材润湿剂，适用于难润湿的金属基材，性能与BYk345相近，价低一半；两种消泡剂，能扩大消泡范围，打浆阶段可用矿物油类脱泡剂，调漆阶段用相容性好的消泡剂，如诺普科的含硅氧烷的154，BASF的分子级的A-34等，是为了提供漆膜表面无泡眼、无针孔、无缩边的性能和平整、光滑、装饰的性能；两种以上成膜剂，如苯丙乳液可用苯甲醇或丙二醇苯醚，硅丙乳液用TExANOL，再配以不同挥发速率的醇醚类助溶剂，如丙二醇甲醚、丁醚等，有利于涂料形成连续完整致密的膜，从而为涂膜提供附着力、耐水性、耐老化性、耐沾污性等性能；两种以上的流变助剂，有聚醚类、聚氨酯类、含氟的流平剂，疏水改性碱溶胀类增稠剂，如海川的D3200、D3380、DOW的2020、8W，TT935等，都是良好的流变助剂，可为涂膜提供流平性、光泽度和饱满度。

  2)水性涂料的缺陷防治，还有赖于合理的生产工艺。我们的做法是把好“三个关”。一是细度关。浆料分散研磨不彻底，细度细不了，就会出现漆膜不平、失光等问题；二是pH值关。水性涂料应保持偏碱性状态，才能使乳液稳定、涂料不变质；三是粘度关，粘度，关系到施工性和贮存稳定性，应予重视。配方上给出的流变助剂用量只是一个主观数据，实际生产过程中，需要生产人员灵活掌握，现場测试。

    3)有一个正规的涂装管理、有一个合格的涂装队伍、有一个标准的涂装工艺、有一套有效的涂装设备，这些也是防治涂料缺陷的重要环节。曾经碰到一件事，有年冬天，温度低湿度高，一施工队在用我们的底漆时加了很多水，涂刷后来电说，这个漆遮盖力不好，而且有锈，还有附着力差，膜搓得下。我前去观察，发现几个问题，首先铁板表面多锈块锈粉，未作处理就上漆；水加了50%多，说油漆加稀释剂也这么加的；前道漆刚表干，又开始刷了。施工缺陷全集中在此了。附着力是涂料和涂装的根本前提，因此，在铁板上喷涂第一道漆，先要把底板搞干净，然后想办法让漆实干，确保漆、板牢固结合，才能继续施工。所谓“皮之不存，毛将附焉”，即此道理。

    4)关于水性涂料防锈性能，如涂膜附着力、耐水性、耐盐水性、耐酸碱性等缺陷的防治，简单地说，主要从三种原材料上着手解决。

    一要选择耐水性好、有一定硬度和柔韧性、自交联、具有防锈基团的基料，其代表是某进口的6750，可用作钢铁基材的钝化剂和防锈底漆，效果很好。我有一块铁板，上刷一道该乳液，干燥后入3%盐水1周，无泡无锈，而后置于户外，已有八年，仍然不锈。我喜欢使用江阴国联的防锈硅溶胶对乳液进行改性，好处多多，可提高涂层的致密度和附着力，及涂膜的硬度和耐水性、耐盐水性，使用时当心它的活性。我去年做一款成本6.50元的铁红底漆，里面加了10%的硅溶胶，涂刷两道，试板浸水后置于户外，至今一年，仍正常。2004年，我用广东某厂的一款AP3128纯丙防锈乳液配合防锈颜料，制成铁红底漆，浸入3%盐水1个月后，在铲除漆膜时，发现铁板表面生出了致密、光滑、坚硬的黑色氧化膜，此铁板几年曝晒，仍然不锈不腐，来之不易，值得深入研究。有一款美国技术的pH值中性的锈转化剂，涂在已锈板上，可获得一层黑色封闭膜，再配合防锈底漆，可以应用到中防腐工程中。

    这里，强调一下附着力问题。除了用好润湿剂和附着剂，重要的是要用好基料。我做丙烯酸底漆，选一个耐水性很好的乳液，再用硅溶胶混拼改性，让膜致密和硬些，与铁板的抓附点多些。太湖厂的一个中灰底漆，成本7元，附着力可到1到0级，铅笔硬度可到2H(见样板)。

    二要选用高效环保的防锈颜料，我最近采用台湾的一款叫“磷酸锌铝”(ZAP)的复合防锈粉制成白色防锈漆，耐3%盐水已过240h，试板仍然无泡无锈，效果确好。该材料不含重金属、不具毒性，与不同的树脂相容性好，不会返粗，其成份易水解产生磷酸根离子，与铁离子螯合，从而钝化钢铁表面。ZAP一c不含氧化锌，适用于水性环氧、水性醇酸树脂体系。现在市场上还有很多新材料，足够选用。

    三要补充使用一些防闪锈剂、缓蚀剂，辅助起到防腐的作用。如美国的FA-179，是一款含有金属皂的有机防锈剂，性价比高，上海某公司代理国外的缓蚀剂中，A-142、A-143DA等，都是效果不错的产品。

    4 对目前涂料企业“油改水”的看法

    去年以来，国家有关部委和北京等地方，发出了对超标voc的油漆征收消费税，及限制使用油漆、大力提倡环保涂料包括水性漆的一系列文件。于是有的油漆厂忙于找地搬迁，有的感到压力加重，而想停产，有的看到水性漆正在流行，而想转产，还有的认为水漆还未普及，油漆照做。

    我认为，客观决定主观，存在决定意识，要一分为二地、用发展的观点看待这个问题。溶剂型涂料和水性涂料各有优点，也各有不足。油性漆的高光泽度、高抗划伤性、高防腐性，都是目前水性漆所不及的，重防腐工程，还是以油漆为主。但油性漆的voc高，不环保，这是个致命弱点。社会在发展，技术在进步，相信油性漆会改善，优点照样需要，使用还在继续。水性漆环保的优点要弘扬，不足要改进，相信不久也能达到油漆的性能。.

    太湖防腐公司是在做好油漆、看清形势、调查研究、充分酝酿的基础上，才作出设立水性漆项目的决策的。因此，我想，油漆厂不一定非要“油改水”，先把油漆做得环保些，有条件了再考虑增加水性漆项目。水性漆要不要上，怎么上，还是要冷静，要三思，让时间让市场让能力来作决定吧。