多功能涂料助剂在消除涂料缺陷中的应用
摘要：概述了涂料产品产生缺陷的原因，着重分析了涂料缺陷的补救措施。介绍了多功能助剂在消除涂料缺陷，诸如展色性、导电性、腐蚀、硬化和固化、流平和流动、泡沫、气味、流挂、沉降、桔皮等方面中的应用。
关键词：涂料缺陷；多功能助剂；应用
0.引言
开拓市场在很大程度上取决于能否提供满足需要的产品。与价格相比，涂料产品质量显得日益重要。通过使用涂料助剂，如润湿和分散剂、消泡剂、流变改性剂、平滑剂、催化剂、流平剂和成膜助剂等可以优化涂料配方，然而即使最佳配方，仍然会遇到涂料产品质量不符合要求的情况。在涂料生产和使用过程中出现的问题，诸如泡沫过多、干燥时间过长、流挂或有表面缺陷，该怎样去解决呢？消除这些缺陷的实际补救方法无需再次研磨，仅仅加入多功能涂料助剂，简单搅拌即可。本文介绍了利用这一方法成功消除涂料缺陷的一些例子。
1.缺陷的消除
经常发生的这些不符合涂料产品要求的问题，多数情况下与下列因素有关：展色性、导电性、腐蚀、硬化和固化、流平和流动、泡沫、气味、流挂、沉降、桔皮等，所有这些问题均可采用涂料助剂来加以解决。为了避免额外的研磨，涂料助剂最好采用在通常条件下直接添加混合，而且最好能适用于各种用途，这样仅需有限数量的助剂，即可消除涂料的缺陷。
1.1展色性
展色性是对色漆质量和颜色均匀性的一般描述。良好的展色性意味着，颜色以预期的强度和稳定的方式均匀显示在涂层上，此时颜料粒子呈均匀分布。如果达不到这一点，展色性就较差，会造成各种外观及产品质量问题，例如，发花：杂色或漆膜外观出现杂纹；浮色：涂料中一个或多个颜料粒子在表面富集；贝纳尔德漩涡：具有明显的中心六角形漩涡，呈现发花；颜色与色卡很难匹配；贮存过程中出现颜色变化；稀释后出现颜色变化；机械稳定性差：混合时出现絮凝。
这些缺陷大多发生在涂料的生产阶段之后，如在贮存期间或在漆膜形成的过程中，由于颜料分散不稳定所造成。为了防止这些缺陷，可在颜料研磨阶段添加有效的分散剂，以制备稳定的颜料分散体。已经研磨的涂料产品的展色性可以通过添加多功能分散剂来补救。多功能分散剂对各种成分的颜料表面具有较高的亲合性。实验表明，水性漆中使用低相对分子质量、高极性阴离子表面活性剂；溶剂型涂料中使用低聚表面活性剂，都可以获得最佳效果。形成贝纳尔德漩涡和发花缺陷，是因重力对流所致，可以通过增大涂料的黏度来避免贝纳尔德漩涡和发花现象，最好使用增稠剂。这种助剂可以在任何条件下添加到溶剂型涂料中，增加低剪切速率时的黏度。
1.2导电性
实际上静电喷涂的涂料多数含有非极性溶剂，电阻过高，使雾化的涂料微粒从喷枪中喷出后，不能有效带电，很难达到满意的喷涂效果。这造成涂膜外观较差，且涂料的利用率低。降低涂料电阻的一种方法是用较高极性的溶剂（如丁醇）替换一部分非极性溶剂。然而，效果不明显，且需要添加的比例高达50%。这不仅影响成本，而且影响溶解性、挥发速率和漆膜外观。有效的方法是添加降低涂料电阻的助剂来调整电阻，如添加季铵盐后，可明显降低涂料的电阻。它具有非常好的混溶性，能够获得良好的漆膜外观，在配方总量中的典型用量约2%。
1.3腐蚀
存在氧气和水时，铁表面会出现腐蚀，因此配制水性涂料时必须解决腐蚀问题。腐蚀可能出现在涂料生产、施工以及涂膜干燥过程中。铁的腐蚀过程非常快，与水/氧气接触数秒钟，裸露而未经保护的铁表面便会氧化，造成涂料中出现黄色斑点。为了使铁表面快速钝化，应在涂料中添加腐蚀抑制剂。完全水溶性化合物（如苯甲酸钠），确实可以使铁表面钝化，但它们会影响漆膜的耐水性。而腐蚀抑制剂却没有这种弊端，它们在漆膜形成的过程中，变成了非水溶性或不可乳化的抑制剂。这种腐蚀抑制剂不但可以抑制漆膜中的腐蚀，而且可以抑制罐中的腐蚀和生产过程中的腐蚀。
1.4固化和硬化
氧化固化涂料中含有低相对分子质量不饱和基料，在氧气存在的情况下，受催干剂的影响便会聚合。常用的催干剂有钴、锆和钙皂。在包括低温和高湿度气候的所有情况下，催干剂如果与基料完全混合均匀，则将发挥正常的催干作用。但是，在这种情况下，传统的强碱催干剂，以及基于直链辛酸的金属盐效果不佳。此外，这些催干剂在贮存过程中吸附在颜料上，且由于其化学不稳定性，有失干的倾向。另一个问题是，催干剂在含有比表面积较大颜料（如炭黑）的涂料中，经过贮存后催干效果不佳。贮存后失干的补救措施是添加失干抑制剂，可以吸附于颜料表面，避免主催干剂钴的损失。为了改善在恶劣天气下的催干性能，已证明中性预复合催干剂组合是最佳的选择。在对甲苯磺酸等酸性催干剂的催化下，单组分酸固化涂料通常在高温（＞120℃）进行固化。由于聚合作用，这些涂料通常在室温下稳定性较差。若使用非离子型封闭型酸催干剂，则可以提高稳定性，而且可改善静电喷涂性，获得高性能的涂膜。
1.5流动和流平
流动和流平性能主要由涂膜形成过程中涂料的流变行为决定。一般而言，低剪切速率涂料具有最低的黏度时可达到最佳的流动特性。乳胶漆采用传统纤维素增稠剂，在低剪切速率时，显示出极强的假塑性行为和高黏度。用缔合型聚氨酯增稠剂完全或部分替换纤维素增稠剂，可以改善流动和流平效果。
1.6泡沫
涂料制造、运输、施工过程中都可能产生泡沫。当液体媒质至少由两种物质组成，并含有可溶性表面活性剂时，便会产生稳定的泡沫。水性涂料比溶剂型涂料更容易产生泡沫。在涂料制造过程中形成的泡沫造成分散效果不佳、反应器溢流以及包装填充不足等问题。许多表面缺陷，如气泡、缩孔、表面斑点和遮盖力下降等，是由于施工期间和施工之后泡沫的存在所引起的。消泡剂的选择非常复杂，很大程度上取决于涂料的类型、配方、用途以及发生泡沫的阶段。为了消除表面缺陷，消泡剂必须均匀地分散在涂料里，从而不会造成任何负面影响，这一点非常重要。实验表明，用不含有机硅且容易乳化的消泡剂，在水性涂料中可以获得最佳效果。在溶剂型涂料中，消泡剂的选择更加困难，需要进行更多的试验来确定。
1.7气味
气味目前是判断涂料产品质量的一个主要指标。消费者往往把刺激性气味与毒性联系起来，因此，应尽可能避免产生刺激性气味。通常涂料气味主要决定于使用的溶剂、中和剂、基料和涂料助剂。调整涂料产品气味的可能性非常有限，例如在有刺激性氨味的情况下，仅限于将pH值调整至中性。选择原材料时，应选择低气味产品。选择涂料助剂时，可以选择低气味的催干剂、防桔皮剂和成膜助剂。
1.8沉降
形成沉降的原因是高密度、大颜料粒子以及分散介质的低黏度。有效的颜料分散剂，配用流变助剂来提高低剪切速率时的涂料黏度，可以避免出现沉降。通过后添加多功能液体流变助剂，可以调整易发生沉降的溶剂型涂料。
1.9流挂
流挂指在垂直表面出现流动从而造成涂膜厚度不均匀的现象。低剪切速率时的涂料黏度对流挂有很大的影响。流挂严重的涂料可以通过添加多功能液体流变助剂来补救。
1.10结皮
涂料中的结皮通常是在涂料表面形成一层漆皮。这种现象会降低涂料产品质量。防结皮剂主要通过削弱催干剂金属离子，如钴的催化来起作用。甲乙酮肟是使用最为成功的防结皮剂。甲乙酮肟和钴形成的CoO62+相当稳定，没有自动氧化催化的功能。
2.结语
在涂料生产产品质量控制阶段发现的涂料缺陷，可以通过添加适当的涂料助剂予以纠正。最好的方法是添加具有多种特性的液体涂料助剂，通过简单的搅拌即可添加到成品中。
