不同分散剂在水性醇酸漆中的适用性实验

易世明，郑齐，刘占川，刘艳菲
(河北晨阳工贸集团有限公司，河北保定072550)

摘要：以水性醇酸树脂为主要成膜物质,采用不同厂家的不同分散剂制漆,做单一变量性能对比实验。通过对粉料、助剂等进行选择、搭配,对比试验数据,评判应用效果,了解分散原理,比较不同分散剂对水性醇酸漆的实际应用差异性。

关键词：水性醇酸树脂；分散剂；分散原理；性能指标；环保

0 引言
近30 年来，我国涂料行业在改革开放的推动下，环境友好型水性涂料逐渐走进家家户户。而传统的溶剂型涂料因含有大量的有机挥发性物质占据市场的份额逐渐减少。环境污染，大气污染，甲苯等助剂对人身的危害程度也开始为人们所熟知，环境环保成为日趋发展的趋势，水性涂料的研发越来越受到人们的重视 。水性涂料替代溶剂型涂料是市场趋势，健康环保概念也渐渐是人们选择水性涂料的主要因素。
传统的涂料、油墨均需大量的有机溶剂，随着石油资源的日趋枯竭， 有机溶剂产品价格越来越高，并且人们环保意识的进一步增强，使得国内外科研工作者开始更多地关注以水代替有机溶剂制备水性化涂料、油墨（如水悬浮剂、水分散粒剂）等。分散剂作为水性化涂料的重要原料，其质量决定了涂料的屈服值和涂膜的光泽、遮盖力等。
分散剂又称润湿分散剂，它除具有润湿剂同样的润湿作用外，其活性基团一端能吸附在粉碎成细小微粒的颜料表面， 另一端溶剂化进入漆基形成吸附层（吸附基越多，链节越长，吸附层越厚），产生电荷斥力（水性涂料）或熵斥力（溶剂型涂料），使颜料粒子长期分散悬浮于漆基中，避免再次絮凝，因而保证制成的色漆体系的贮存稳定。现在市场上用的大部分是属于阴离子和非离子型的润湿分散剂。它们的原理就是低的表面张力，很快地润湿颜料粒子，再通过高的剪切力，如分散机、研磨机器等使颜料粒子形成一个半絮凝状（或叫做可控絮凝）的分散体。分散剂有很多种，初步估算， 现存世界上有1 000 多种物质具有分散作用。现按其结构来区分，可分为：①阴离子型，②阳离子型，③非离子型，④两性型，⑤电中性型，⑥高分子型（包括高中低相对分子质量）超分散剂。
本研究以水性醇酸树脂为成膜载体，配合不同分散剂制漆，然后验证其性能，制定实验方案。该树脂以水和少量的助溶剂为辅助制备的涂料体系VOC 含量低，符合现代绿色工业涂装和环保要求。水性醇酸漆是以水性醇酸树脂为主要成膜物质，对颜料、填料有较好的润湿性和分散性，漆膜光泽高，丰满度好。由于醇酸树脂是醇和酸的缩合物， 固含有容易水解的酯键，降解使相对分子质量下降，酸值上升，从而导致分散稳定性下降，甚至分层。所以选择合适的分散剂在水性醇酸漆体系中至关重要。尤其是高分子分散剂对颜料的分散有显著效果,尤其在润湿性、稳定性等方面有相当大的作用,对颜料的应用性能也有较大改善,已成为新一代的高效分散剂。
1 实验部分
根据不同分散剂的性能特点，等量加入到水性醇酸装饰漆中，进行单一变量实验，测试其化学性能，选择合适的分散剂。
1.1 实验原料
TEGO Dispers 760W(活性物含量约35%)：迪高公司；BYK-194： 德国毕克公司； 水性醇酸树脂(固含为70％)：自制；乙二醇丁醚（BCS）：市售；防锈填料(复合磷酸锌，三聚磷酸铝)、钛白粉、沉淀硫酸钡（1 500 目）、中和剂1、中和剂2、消泡剂、防沉剂、催干剂、基材润湿剂：市售。
1.2 实验仪器
实验仪器如表1 所示。

2 实验过程
2.1 原材料筛选
树脂选择：以晨阳工贸集团自主研发团队研发的水性醇酸树脂为载体，其固含为70％，该树脂具有光泽高，丰满度好，对颜料、填料有较好的润湿性和分散性，且耐水耐候性能极佳。
溶剂选择：以国际通用代号BCS（乙二醇丁醚）为助溶剂， 主要起溶解树脂和提高漆膜表面流平作用，其挥发性能也是漆膜干燥速度的决定因素之一。
粉料选择：防锈填料(复合磷酸锌，三聚磷酸铝)是水性涂料获得良好防止锈蚀效果的重要组成部分，可提高漆膜致密性，增强涂层机械性能，提高耐水性的同时对其耐盐雾性能也大幅提升。三聚磷酸铝在涂料中能够解离出三聚磷酸根离子，三聚磷酸根离子具有极强的捕捉金属离子的能力，能有效地封闭住金属离子形成无机高分子错合体，钝化金属表面，起到化学防锈的作用。然后它再慢慢分解为致密的正磷酸皮膜，隔绝水分、氧气等与金属接触，产生隔绝防锈的效果。因而它具有化学防腐蚀和隔绝防锈的双重作用。
复合磷酸锌主要由磷酸锌、磷酸铁、氧化铝、二氧化硅组成，其中所含游离的磷酸根离子形成钝化膜，与其他颜料离子交联形成络合物，起到保护作用。
助剂选择:
1. TEGO Dispers 760W：适用于水性配方，特别适用于碳黑和有机颜料。不含溶剂和乙氧基壬基酚。
2. BYK-194：主要是降低分子间表面张力从而物理加速成膜交联的功能。具有优异的贮存性能和极佳的降黏效果。分散剂加入量：均为0.3%（搅拌中加入）。
2.2 实验配方
基础配方见表1。

3.3 性能检测对照
性能对比见表2。

2.4 实验结果和留样照片
实验结果和留样照片见表3。

3 结语
以水性醇酸树脂为成膜物质，配以助剂，粉料制漆试验，改变单一变量（分散剂）检测各项性能，包括干燥速度、耐水性能、耐盐雾性能、热储性能、物理性能等一系列指标。实验表明，TEGO(迪高)760 w 在水性醇酸漆中各项性能指标除了耐水测试中略逊色外，均优异于BYK194。所以根据大量实验测得TEGO760 w更适用于水性醇酸装饰漆。
水性醇酸漆包含水性醇酸钢构漆、装饰漆、防护漆等多种类型，价格低廉，光泽饱满度高，适合不同领域与涂层表面，今后健康环保、低VOC、高防腐将是水性醇酸漆的发展方向，水性涂料必将是未来的发展大趋势，环境友好型涂料才是未来的新格局。