论水性涂料领域中水性聚酯树脂和水性丙烯酸树脂的优劣

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论水性涂料领域中水性聚酯树脂和水性丙烯酸树脂的优劣

广州市恋晨环保科技有限责任公司

关键词:水性聚酯树脂、水性金属烤漆树脂、水性丙烯酸树脂、水性玻璃烤漆

0.前言

时间来到了2019年的尾声,在相关政策的指引下,我国涂料的上下游行业都有了许多新的发展,特别是在水性工业涂料领域有了长足的发展,多种涂料领域都持续地进行油转水的切换。虽然从整体而言,水性涂料相比于油性涂料还是有不小的差距,但是我们也要看到这其中的差距在慢慢缩小,尤其在国家的大力引导下,相关厂家及终端消费者对水性涂料也有了一个新的认识,也用更宽容的态度去对待这个新的事物。正是消费者观念的转变对促进水性涂料的快速发展起到了一个非常好的润滑及促进作用,极大地促进了各类水性工业涂料及材料的迅猛发展。水性工业涂料中水性烤漆作为一个成熟的分类,性能与油性体系非常接近,而且成本也与油性相近,特别是在施工工艺上,由于有烘烤这个环节的存在,所以受外界温度湿度的影响较小,所以在客户油转水的过程中,水性烤漆转型的速度相对较快。下面就着重在水性烤漆这个领域简单分析一下。

1.分析

水性烤漆一般来分类的话,可以分为水性金属烤漆及水性玻璃烤漆两大类。而水性金属烤漆主要是针对五金、合金等材质,而水性玻璃烤漆主要是针对酒瓶、化妆品瓶等。目前水性烤漆主要的组成是由水性树脂、氨基树脂、助剂、颜料、亲水溶剂、水等,水性涂料的性能主要是由主体树脂提供的。而目前水性烤漆树脂有两大类组成:水性聚酯树脂和水性丙烯酸树脂。其中水性聚酯树脂以水溶性的为主;而水性丙烯酸树脂有水溶性的丙烯酸、一级/二级丙烯酸分散体。分散体由于性能、价格等因素的影响,目前综合性能还比不上水溶性的丙烯酸,所以在这里就不讨论分散体的情况,本文重点讨论水溶性树脂。

1.1水溶性树脂的特点

1.1.2共同点:

水溶性树脂主要是由水溶性树脂、助溶剂及氨中和剂组成。水溶性树脂一般固含在60~80之间,其中水溶性丙烯酸树脂固含一般在60~70之间,水性聚酯树脂固含一般在70~80之间。从不同种类的树脂固含可以看出,水性聚酯树脂的固含比水性丙烯酸树脂要高,意味着水性聚酯树脂的有机溶剂的含量低10~20%左右,也就是水性聚酯树脂的VOC比水性丙烯酸的低。同样的道理,水性金属烤漆用水性聚酯树脂作为主体树脂VOC同样也比用水性丙烯酸树脂作为主体要低。另外水溶性的树脂同样会有加水粘度“反弹”的情况出现如图1(横坐标为固含,纵坐标为粘度)。

 

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聚酯树脂的反弹相对于水性丙烯酸树脂来说,反弹会快一点,而水性丙烯酸树脂反弹会慢一点,树脂反弹的快慢,直接会影响到施工固含,反弹较快的达到施工粘度的时候固含会较反弹慢的高,这样会直接影响到漆膜的丰满度及光泽。另外水性聚酯树脂的粘度本身就比水性丙烯酸的低很多,水性聚酯树脂可以说是真正意义上的“高固低粘”型的树脂,这正是配方师追求的理想树脂。所以水性丙烯酸树脂因为这些原因造成了其丰满度和光泽逊色于水性聚酯树脂。见图2

 

                        

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总结:从图1及图2可以看出,水性聚酯树脂的起始粘度比水性丙烯酸树脂低,而且降粘过程的“反弹”较快,所以水性聚酯树脂的施工粘度下的固含就比水性丙烯酸树脂高很多,这也是为何水性聚酯树脂的丰满度和光泽远远比水性丙烯酸树脂好。

1.1.3差异点

水性聚酯树脂:水性聚酯树脂从结构来分析属于线性结构,支化度较低,而且水性聚酯树脂只能搭配氨基树脂进行高温固化,极少搭配低温的异氰酸酯固化剂进行固化。水性聚酯树脂的柔韧性及其出色,通常被用于水性金属烤漆的底漆与面漆,可以充分发挥其韧性好及突出的重涂性能。我们可以通过下面的测试配方及测试项目看出水性聚酯的基本性能。见表1~3.

1 水性聚酯树脂配制的参考配方:

 

2 水性聚酯树脂配制的白色漆测试结果:

3 测试图片

从表1~3的情况来看,水性聚酯树脂的性能非常的出色,完全可以满足我们高性能水性金属烤漆的要求,而且水性聚酯树脂因为助溶剂含量较低,故其气味也非常低。虽然水性聚酯树脂用于及其出色的性能,但是其同样也存在着一些短板,比如耐候性逊色于水性丙烯酸树脂,及水性聚酯树脂存在水解的情况。所以现在水性聚酯树脂适用于对耐候要求不高的领域,有高耐候要求的情况下,最佳的组合还是搭配水性丙烯酸做面漆是最合适的。另外水性聚酯树脂的水解问题,目前也同样困扰着业内,目前水性聚酯的厂家都是通过改性、接枝其他基团来延长水解时间,而我们公司的PE-501水性聚酯树脂是通过特殊的配方及控制合成的工艺来改善水解情况,而不是通过改性来解决这个难题的。

水性丙烯酸树脂:水性丙烯酸树脂从结构分析是属于支化度高的支链型树脂,搭配氨基树脂固化,交联后的漆膜硬度高,耐化性好。在水性工业漆领域,水性丙烯酸树脂一般用于有耐候及高硬度要求的领域,许多时候配合水性聚酯树脂使用,常见的搭配是聚酯底+丙烯酸面。

2.总结

国家近年来大力推动环保材料的发展,并喊出了“留住绿水青山,就是留住金山银山”的口号。我国已经是全世界最大的涂料生产国,每年生产的涂料可达上千万吨,水性涂料的比例如果除了建筑涂料外,水性工业涂料的比例还非常低。这其中的原因还是我国的水性材料整体水平不高,产品参差不齐,难以吸引消费者的青睐。但是随着社会的发展,近年来,消费者出于自身健康的考虑,也在选择更环保的产品,这时候水性产品的优势就慢慢体现出来了,而且目前水性工业涂料的基数比较低,我们还有非常大的增长空间去发展。同时市场上也涌出了不少优质的供应商及产品,为下游客户推广优质的产品。我相信,水性工业涂料随着水性树脂的成熟,必然也会生产出优质的水性工业涂料,这必须靠上下游一起努力才能实现。

2019年12月15日 22:08
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