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摘要：水性金屬涂料涂裝過程中，由于基材或涂料本身遭到污染而引起的縮孔是一個常見而且較難避免的問題。本文從縮孔產生的機理，表面張力不平衡的角度考慮，探討了可能導致出現縮孔的原因。并通過通過添加岳陽凱門水性助劑有限公司生產的防縮孔基材潤濕流平劑Greesol GS194，成功解決了多種水性樹脂體系中因為污染而形成的縮孔問題。

關鍵詞：水性金屬漆；縮孔；解決方法

Application of silicone anti shrinkage agent in waterborne metallic coatings

Abstract: in the coating process of waterborne metallic coatings, the shrinkage caused by the contamination of the substrate or coating is a common and difficult problem. In this paper, we considered the mechanism of shrinkage and the imbalance of surface tension,discussed the possible reasons of shrinkage The problem of shrinkage caused by pollution in the process was successfully solved by adding the wetting agent Greesol GS194 produced by chem(yueyang) waterborne additive co., ltd.

Key words: waterborne metallic paint; Shrinkage ; resolvent

引言：近些年，國家環保政策趨嚴。2013年9月12日，國務院印發《大氣污染防治行動計劃》明確提出在部分行業推廣水性涂料。2017年 9月13日環境保護部、發展改革委等部門印發《“十三五”揮發性有機物污染防治工作方案》，《方案》要求須從源頭加強控制，使用低（無）VOCs含量的原輔材料，要求安裝高效治理設施，加強廢氣收集。“油改水”成為這幾年涂料行業的重要發展方向[1]。目前汽車涂料，集裝箱涂料等行業基本已經完成水性化改革。

相較于油性涂料，水性涂料的溶劑是水，低VOCs的同時具有安全環保，應用方便等特性[2]。但由于水的高表面張力，會導致涂膜表面容易出現問題，尤其是在基材或涂料本身遭到污染的時候問題更為突出。其中涂膜縮孔缺陷是涂裝中最大也是最難防范和根除的問題之一[3]。它不僅會嚴重影響漆膜的外觀，破壞漆膜的連續性，還會嚴重影響漆膜對金屬基材的保護性。露底的縮孔用一般的打磨，拋光等方法幾乎無法消除。縮孔現象一旦出現，很難在短時間內找到問題的原因并消除之[4]，嚴重影響生產效率。

1、水性金屬涂料中出現縮孔的原因

水性金屬涂料在涂裝過程中出現縮孔與涂料本身和基材的清潔度有關。涂料或基材被污染的原因多種多樣，主要有以下幾點：

1）金屬基材脫脂不干凈，表面有油污，造成縮孔。

2）涂裝環境清潔度差，有塵埃或有油脂（有機硅）污染源的場合。

3）涂料配方中部分原材料發生水解或反應，產生不溶的低表面能物質。

4）涂裝及烘干設備中工業潤滑油泄漏，污染漆膜。

5）操作人員的不規范操作，引入油脂，造成縮孔。

污染物油脂或者硅氧烷的表面張力一般都要比涂料張力低，使得基材或漆膜表面有低表面張力區，造成表面張力的不均勻，漆膜在表面張力差的作用下，由低表面張力處流向高表面張力處，結果形成一個個中心凹陷的孔洞-即形成縮孔。漆膜表面張力的不均勻，是縮孔形成的內因。涂料其他的性質，如粘度、觸變性、涂料干燥速度以及涂膜厚度等，能加劇或減弱涂料流體的流動能力，從而會加劇或減弱縮孔的程度，這些因素歸為縮孔的外因。

消除污染物對漆膜縮孔的影響，主要有兩種方法，一是在污染源頭上控制，脫脂干凈、嚴格控制外來油污進入體系，從內因上解決問題。二是添加合適的表面活性劑，減弱或消除污染物帶來的縮孔，從外因上解決問題[5]。

但是在實際生產過程中，潛在的污染源頭很多，控制和檢測都比較困難，因此從外因上解決縮孔問題成為一種有效的替代途徑。

2、助劑防縮孔的應用原理

根據污染的位置，我們大致將污染的類型分為三類：一是基材表面被污染，二是漆膜中間有油污，三是漆膜表面有油污。三種污染導致漆膜外觀是不一樣的，基材表面被污染表現為漆膜出現露底縮孔；漆膜中間有油污表現為漆膜出現火山口；漆膜表面有油污表現為漆膜表面出現不漏底的小凹坑。三種類型分別對應三種不同的解決方法。第一種情況我們可以選擇潤濕劑，涂料能將基材表面充分潤濕即可解決露底縮孔問題。第二種情況我們可以選擇添加對油脂具有優異乳化分散性的乳化劑，幫助油污分散成小于1um粒徑以下的懸浮體，將油污“鎖”在漆膜內部，干燥后與漆膜融為一體即可解決問題。第三種情況我們可以選擇高效流平劑，幫助漆膜撫平小凹坑。

事實上，因為施工工藝，環境等原因，上述情況很難單獨出現，往往會同時發生。所以解決縮孔問題一直是一個難題。它需要添加的表面活性劑同時擁有多種性能才能解決不同情況出現的問題。岳陽凱門水性助劑有限公司開發的Greesol GS194兼具基材潤濕、流平和乳化性能，成功解決了水性金屬涂料因為污染而導致的縮孔問題。

3、實驗部分

我們分別通過4種樹脂體系對GS194與市售防縮孔助劑的抗縮孔性能進行測試

3.1 實驗材料

羥基丙烯酸樹脂PA4842：工業級，廣州冠志；氨基樹脂325，工業級，美國氰特；丙烯酸乳液719F，工業級，巴德富；環氧樹脂HY-01，工業級，藍德堡；異氰酸酯固化劑OS-9107，工業級，廣州冠志；固化劑CA883，工業級，藍德堡；BCS、DPnB、PGDA、DMEA、DPM、PNB：分析純，國藥集團；消泡劑DF904A：工業級，岳陽凱門水性助劑有限公司；消泡劑BYK024：工業級，畢克化學；色漿：工業級，世名科技；防縮孔助劑GS194：工業級，岳陽凱門水性助劑有限公司；機油：工業級，市售。

3.2 實驗設備

水浴鍋、烘箱、電子天平：河南鞏義予華儀器有限責任公司；高速分散劑：標格達精密儀器有限公司；噴淋柜：義烏市炬馳機械設備廠。

3.3 在雙組分聚氨酯體系中的測試

3.3.1涂料的制備

實驗工藝

1、按表1先準確稱取羥基丙烯酸樹脂PA4842至于250ml燒杯中，開啟分散機低速分散。然后準確稱取水、DPnB、BCS混合后邊攪邊加。然后依次加入消泡劑、色漿等，600r/min，分散30min。

2、另取一只250ml燒杯，準確稱取OS-9017固化劑和PGDA，600r/min分散20min。

3、分散完成后，按施工配方比例混合，600r/min分散10min。

4、取出過濾待用。

表1 涂料配方

Table 1 Formulation of the paint

3.3.2樣板的制備及評估

按照GB/T1727-1992《漆膜一般制備法》噴涂在馬口鐵上。先將樣板放入30℃烘箱閃干5min，再升至70℃烘烤30min，隨后冷卻至室溫即可取出。目測馬口鐵板上漆膜外觀光澤，平整性及是否有縮孔出現。

3.3.3實驗結果

由圖1可以看出，在在雙組分聚氨酯體系中，抗縮孔效果GS194＞市售產品1＞市售產品2＞空白。平整性和光澤也優于市售產品。

圖1  Greesol GS194與市售產品抗縮孔性能對比

Pic 1 Comparison of shrinkage resistance between greesol gs194 and commercial products

3.4 在氨基烤漆體系中的測試

3.4.1涂料的制備

實驗工藝

1、取250ml燒杯，按照表2準確稱取羥基丙烯酸樹脂PA4842和氨基樹脂325。

2、開啟分散機低速分散，邊攪邊將BCS水溶液按（1:2）比例混合后緩慢加入。

3、加入機油、DMEA、DF904A與色漿，600r/min分散30min。

4、用200目濾布過濾后待用。

表2 涂料配方

Table 2 Formulation of the paint

3.4.2樣板的制備及評估

按照GB/T1727-1992《漆膜一般制備法》噴涂在馬口鐵上。先將樣板放入30℃烘箱閃干5min，再升至150℃烘烤30min，隨后冷卻至室溫即可取出。目測馬口鐵板上漆膜外觀光澤，平整性及是否有縮孔出現。

3.4.3實驗結果

由圖2可以看出，在在氨基烤漆體系中，抗縮孔效果GS194＞市售產品1=市售產品2＞空白。平整性和光澤三只產品幾乎沒有差別。

圖2  Greesol GS194與市售產品抗縮孔性能對比

Pic 2 Comparison of shrinkage resistance between greesol gs194 and commercial products

3.5 在單組分丙烯酸烤漆體系中的測試

3.5.1涂料的制備

實驗工藝

1、取250ml燒杯，按照表3準確稱取丙烯酸乳液719F。然后開啟分散機，600r/min，預分散10min。

2、另取250ml燒杯，按照表3準確依次加入水、DPnB、DPM、DMEA，混合后邊攪拌邊緩慢添加到第一個燒杯中。

3、最后依次添加等比例量的消泡劑、防閃銹劑、色漿，機油等。600r/min分散30min后過濾待用。

表3 涂料配方

Table 3 Formulation of the paint

3.5.2樣板的制備及評估

按照GB/T1727-1992《漆膜一般制備法》噴涂在馬口鐵上。在在樣板柜里室溫放置24h，取出。目測馬口鐵板上漆膜外觀光澤，平整性及是否有縮孔出現。

3.5.3實驗結果

由圖3可以看出，在在氨基烤漆體系中，抗縮孔效果GS194＞市售產品1=市售產品2＞空白。平整性方面，GS194≈市售產品2＞市售商品1＞空白。

圖3  Greesol GS194與市售產品抗縮孔性能對比

Pic 3 Comparison of shrinkage resistance between greesol gs194 and commercial products

3.6 在環氧樹脂體系中的測試

3.6.1涂料的制備

實驗工藝

1、按表4先準確稱取環氧樹脂樹脂HY-01和水至于250ml燒杯中，開啟分散機低速分散。然后依次加入消泡劑、色漿等，600r/min，分散30min。

2、另取一只250ml燒杯，準確稱取固化劑CA883、水和PNB，600r/min分散30min。

3、將A，B兩個組分及機油混合，600r/min分散10min。

4、過濾待用。

表4 涂料配方

Table 4 Formulation of the paint

3.6.2樣板的制備及評估

同3.3.2

3.6.3實驗結果

由圖4可以看出，在環氧樹脂體系中，抗縮孔效果GS194＞市售產品1≈市售產品2＞空白。平整性和光澤均優于優于市售產品。

圖4  Greesol GS194與市售產品抗縮孔性能對比

Pic 4 Comparison of shrinkage resistance between greesol gs194 and commercial products

4、結論

實驗結果說明，在常見的樹脂體系中，添加合適的防縮孔助劑對消除油脂污染帶來的縮孔均有明顯的效果，岳陽凱門水性助劑有限公司生產的Greesol GS194潤濕流平劑，為乙氧基改性多支鏈硅烷化合物，其獨特結構具有優異的防縮孔性能，是一支綜合性能非常強的產品，特別適合非吸收性基材潤濕和流平，具有不穩泡、極佳的抗縮孔效果，可以用于底涂和面涂。

參考文獻

［1］林芬. 水性涂料行業發展趨勢與市場分析[J]. 中國林業產業,2020,(10):52-56.

［2］楊振波，許少華，魏薇等. 水性工業涂料綠色施工問題探討[J]. 涂料工業,2018,48(6):62-67.

［3］康志新，胡正濤，宗言峰等. 汽車水性面漆“縮孔”缺陷問題探討[J]. 中國涂料,2014,29(01):69-71.

［4］王錫春. 漆膜縮孔缺陷及其防治[J]. 汽車工藝與材料,2001,(06):1-5.

［5］劉欣. 陰極電泳漆現場應用缺陷及解決措施[J]. 化工設計通訊,2017,43(09):249+255.