工程机械水性化涂装的选择

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工程机械水性化涂装的选择

广州恋晨环保科技有限公司

关键词:水性丙烯酸树脂、水性聚酯树脂、水性金属烤漆树脂

0.前言

  中国经过多年的快速发展,已经成为世界最大的工程机械生产国,年产销量可达数十万辆以上。不但在整车组装及生产上已占据了世界的主导地位,甚至在涂料的生产及涂装也处于主导地位。目前工程机械涂料主要还是溶剂型产品,稀释剂多为酮类、苯类溶剂。如此大量地使用有机溶剂,涂装过程中会向大气排放有机挥发物,引起“雾霾”等环境问题,另外这些常用的稀释剂对一些作业人员的身体同样会造成严重地伤害,引发各种恶性疾病。国家在2015年出台了关于对涂料VOC420g/L征收4%“消费税”的通知,也是国家通过行政手段宏观调整涂料的结构,引导行业往良性发展。经过近年来的高速发展,水性树脂也获得了很大的提升,不断有创新的思维及革命性产品涌现,树脂作为涂料上游主要原材料,树脂的性能决定了涂料的物化性,所以水性树脂的大幅度提升性能的同时也带动了涂料的发展。常言道:三分涂料,七分施工。好的产品也要有好的施工工艺才能被客人所接受。目前大家对水性涂料的施工性普遍带有以下疑虑:易起泡、易流挂等。我司技术经过多年摸索及积累,已对前述难题有了很好的解决方案。综上所述,经过多年的卧薪尝胆,我司不但在原材料、涂料配方,甚至在工艺的摸索上都有了长足的进步及提升,很好的解决了水性产品在工程机械涂料或涂装上的难题,今天的我们可以在水性化的道路上极速前进了。

1.分析

  目前工程机械按照使用性质划分可分为:铲土运输机械、挖掘机械、起重机械、工业车辆等二十大类等。而按照作业温度划分又可分为低温及自干。工程机械的整车及部件大多是金属为主,金属材质因耐温不变形,涂料及涂装均采用烘烤体系,烘烤温度大多在80度或以下,某些大型件因受限于面积过大,无与之匹配的大型烤房,只能自然干燥。

  目前工程机械涂装采用的涂料基本是溶剂型丙烯酸树脂+PU固化剂体系。PU固化剂可低温交联固化,具有硬度高、耐化性好、耐候性佳等诸多优点,唯一不足之处就是体系中添加量大,固化剂单价高。

2.实验

2.1实验原料

PA-513水性丙烯酸树脂、拜耳2655 HDI固化剂、BYK-028消泡剂、TEGO-270水性底材润湿剂、TEGO-450Surface104E、陶氏BCS、陶氏DMEA、自制去离子水、自研磨白色浆;

实验过程

涂装工艺:水性环氧铁红底漆-双组份水性丙烯酸面漆(在此不讨论环氧底漆)

PA-513参数 1

外观

透明液体

固含量(%

45

粘度(25℃,mpas

1000~2000

PH

7~8

羟值%

3.8

本次实验用PA-513搭配拜耳2655固化剂配置底面漆配方组成

PA-513面漆配方 2

A组分

B组分

原料

添加量/%

备注

 

 

 

 

拜耳2655

PA-513

60

恋晨

BYK-028

0.3

毕克化学

TEGO-270

0.2

迪高

TEGO-450

0.5

迪高

SURFACE-104E

0.2

空气化学

白色浆(70%

10~15

自研磨

去离子水

适量

自制

DMEA

0.1

陶氏

 

Total

100

 

 

配制流程:先将PA-513树脂与水性助剂在搅拌条件下混合,搅拌5min后开始添加自研磨白色色浆,持续搅拌5min后加入剩余去离子水,全部组分混合完成后,接着测量PH值,控制在8.0~8.5之间,若PH偏低,可使用DMEA适当调节。2655固化剂用PGDA稀释到80固含。

  PA-513面漆参数:PH 8.0~8.5、作业粘度25~30sNK2#杯)、涂料稀释比:A组分/B组分/去离子水=5/1/0.2

测试流程

先将冷轧板素材进行前处理,前处理完成后先喷涂环氧底漆,待漆膜固化后,用砂纸轻微打磨吹干净后,再按照上面配方所配置出来的涂料进行喷涂检测,喷涂干膜厚约40~60um,喷涂后在8030min条件下烘烤,因PU固化剂有后段反应的过程,故涂装完成后48h才进行性能检测。

测试工具

WGG-60通用型光泽仪、NK2#粘度杯、三菱铅笔一套、DHG系列台式鼓风干燥箱、JECO-6173 PH计,百格刀、无水乙醇、600#干磨砂纸等。

检测结果

 

PA-513面漆实验结果 3

测试项目

测试结果

测试标准

外观

平整光滑

GB/T1729-1979

干膜厚度/UM

50

GB/T13448-2005

附着力

<1

GB/9286-1998

光泽(60°)

93

GB/9754-1988

硬度

>2H

GB/T6739-1996

附着力

<1

GB/9286-1998

耐化性(无水乙醇)

100

NCCAII-18

冲击1KG*50cm

正反冲击通过

GB1732-93

耐候性

1000h

QUVB-340

 

实验结果与讨论

我司PA-513通过与拜耳异氰酸酯固化剂2655搭配交联反应,性能已经达到了溶剂型产品的要求,完全可以替代溶剂型产品。在水性双组份体系中,更多是水性丙烯酸树脂搭配PU固化剂进行2K反应。我司通过创新设计,开发出了一款适合工程机械涂料涂装要求的水性丙烯酸树脂PA-513,可与PU固化剂以一定量的配比进行反应。不但漆膜韧性好还有很好的耐冲击性能等。另外水性PU固化剂与水反应会产生副反应,生产聚脲并释放大量CO2H-OH+2R-NCO→RNHCOHNR+CO2↑ ,此副反应会给施工性带来很多弊端,如起泡等现象严重影响涂膜平整性,而溶剂型2K体系却无此难题。所以我们要想在高档的工程机械涂料领域有所突破,必须攻克此难题。我司通过长期研究及实践,终于突破了此难题:我们从以下几个方面去攻克:一.研究出快速与PU固化剂反应的水性丙烯酸树脂,此水性丙烯酸树脂可与PU固化剂中的异氰酸酯快速进行主反应,当树脂与-NCO进行快速及激烈的主反应时,意味着涂料中的水与-NCO反应的空间及程度都会比较低了,这样就会大幅降低副反应的发生;二.实际操作中,水性树脂与水性PU固化剂之间的副反应是无法完全避免的,我们只能将其反应的程度降到最低,我司做过关于PU反应气泡相对应的梯度实验:

BYK-028在水性PU系统中的作用 4

 

0.1%

0.2%

0.3%

0.4%

0.5%

 

严重起泡

轻微起泡

无气泡

轻微缩孔

严重缩孔

  从上面表格中的实验结果可以看出,当BYK-028的使用量在0.3%左右时,对于抑制副反应产生的气泡效果是最理想的,添加量小于0.3%都无法抑制气泡的产生,而大于0.3%时,容易引起缩孔,所以我们推荐大家控制添加量在0.3%左右可取得最佳效果。从上面的分析我们可以看出,我司已开发出了用于工程机械涂料的水性树脂,不但在性能上达到了溶剂型的程度,还站在了客户运用的角度解决了副反应的发生,我司的树脂在这一点上和市面的流通的水性丙烯酸树脂有很大的不同,目前市面上其他公司的水性羟基丙烯酸树脂虽然可以和水性PU反应,但是副反应却是非常激烈,对施工性带来不便。所以我司的水性丙烯酸树脂是一个创新性的产品。

  时间已经来到了2020年,水性产品也日趋成熟及稳定,可以说已经丝毫不逊色于溶剂型产品。现在大家都在转型的十字路口,选择高性能及环保型的产品应该是我们今后必须选择的方向,自从去年国家出台了“消费税”等政策以后,可以说溶剂型的路子是越走越窄了,尽早转型才是我们走可持续发展必经之路。我们公司不管是树脂的理论研究还是高性能树脂(水性聚酯树脂及水性丙烯酸树脂用于水性金属漆)的大规模生产,甚至是水性涂料的运用等方面都走在了业内的前面,一直以来不惜余力推动涂装行业水性化。我们相信,在大家的不懈努力及共同追求下,我们涂料的水性化道路一定会更宽广。

2020年1月16日 11:22
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