水性塑膠涂料配方設計基礎課件

水性塑膠涂料配方設計基礎

水性塑膠涂料配方設計基礎

目錄1.概述2.水性塑膠涂料基本組成3.水性塑膠涂料成膜機理4.水性塑膠涂料配方設計機理5.水性塑膠涂料涂膜病態(tài)防治6.水性塑膠涂料配方設計結語目錄1.概述概述

涂料配方的設計：要根據(jù)涂裝材質、涂裝目的、涂膜性能、使用環(huán)境、施工環(huán)境等進行涂料各組分的材料的選擇并確定相對比例，并在此基礎上提出合理的生產工藝、施工工藝和固化方式；由于涂料配方中各組分的用量及其相對比例會對涂料的使用性能(如流平性、干燥性等)和涂膜性能(如附著力、光澤、硬度等)產生極大的影響，因此我們必須對涂料必須進行配方設計方能滿足各方面要求。

又由于影響因素錯綜復雜，特別是目前塑膠材質的多樣化，加上涂料從油性向水性方向的發(fā)展，設計塑膠材質用水性涂料并建立一個符合實際使用要求的水性塑膠涂料配方是一個長期和復雜的課題，需要反復進行必要的試驗并且根據(jù)現(xiàn)場情況進行調整，才能得到符合使用要求的涂料配方。概述水性塑膠涂料基本組成一，涂料基本組成

涂料是由成膜物質、顏填料、溶劑和助劑組成，涂料施工后，隨著溶劑和稀釋劑的揮發(fā)，成膜物干燥成膜。成膜物可以單獨成膜，也可以粘結顏料等物質共同成膜，所以也稱粘結劑。它是涂料的基礎，常稱為基料、漆料和漆基。

水性涂料是由乳液或水性分散體、顏填料、水、助溶劑和助劑組成。

這里主要討論水性塑膠涂料：

水性塑膠涂料基本組成一，涂料基本組成水性塑膠涂料基本組成㈠水性塑膠涂料用成膜物質

1，水性丙烯酸涂料

水性丙烯酸涂料用的丙烯酸樹脂主要是丙烯酸、甲基丙烯酸及其酯與乙烯系單體，如苯乙烯經共聚而得到的熱塑性或熱固性丙烯酸系樹脂，及其它具有活性可交聯(lián)官能團樹脂改性的丙烯酸樹脂；2，水性聚氨酯涂料

水性聚氨酯也可分為聚氨酯水溶液、聚氨酯水分散體和聚氨酯乳液3種，聚氨酯水溶液在涂料中用得很少，后兩者有時統(tǒng)稱為聚氨酯乳液或聚氨酯水分散體。按組成有單、雙組分之分，單組分屬熱塑性樹脂，聚合物在成膜過程中不發(fā)生交聯(lián)，施工方便；雙組分水性聚氨酯涂料由含有活潑—NCO的固化劑組分和含有可與—NCO反應的活潑氫（羥基）的水性多元醇所組成，施工前將二者混合均勻，成膜過程中發(fā)生交聯(lián)反應，涂膜性能好。

A,單組分水性聚氨酯涂料單組分聚氨酯水分散體涂膜的耐化學性和耐溶劑性不良，涂膜硬度、表面光澤度和鮮艷性較低B,雙組分水性聚氨酯涂料

水性塑膠涂料基本組成㈠水性塑膠涂料用成膜物質水性塑膠涂料基本組成雙組分聚氨酯水分散體涂料還應滿足以下2個條件：（1）多元醇體系應具有乳化能力，從而保證兩組分混合后，容易把聚氨酯固化劑（特別是未經親水改性的固化劑）乳化，具有分散功能，使分散體粒徑盡可能小，以便在水中更好地混合擴散；（2）固化劑的粘度要盡可能小，從而減少有機溶劑的用量，甚至不用有機溶劑，同時又能保證與含羥基組分很好地混合.成膜物質也叫粘結劑

例如，拜耳:水性羥基丙烯酸BAYHYDROLA-145/BAYHYDROLA-2470/BAYHYDROLA-2621,聚酯型氨分散體BAYHYDROLU241聚氨酯分散體BAYHYDROLUHXP2648/BAYHYDROLUH2952/1苯乙烯丙烯酸酯BAYHYDROLAHXP2754水性聚異氰酸酯BAYHYDROLXP2655/BAYHYDURXP2487/1,歐寶迪:苯乙烯丙烯酸酯AS2615/AS2606/AS26080/VPAS26090VP,聚氨酯分散體U6100/U6150/U9160/U9800,丙烯酸聚氨酯APU10120/APU10351/VPAPU10610,迪愛生:苯乙烯丙烯酸酯WATERSOLWHK-364/BURNOCKWE-304/WATERSOLPE-200,帝斯曼:苯乙烯丙烯酸酯NEOCRYLA-633/NEOCRYLA-639/NEOCRYLA-66,紐佩斯:丙烯酸共聚體（核殼)SETAQUA6801/SETAQUA6802/SETAQUA6803,飽和聚酯（核殼)SETAL6306SS-80,巴斯夫BASF,氰特CYTEC,上海思沃/廣州宣寧等。水性塑膠涂料基本組成雙組分聚氨酯水分散體涂料水性塑膠涂料基本組成

㈡水性塑膠涂料用顏料顏料是分散在涂料中從而賦予涂料某些性質的粉體材料，包括顏色、遮蓋力、耐久性、力學強度、對金屬底材的防腐性、特殊功能如導電、導熱性能等。按照其在涂料中的功能和作用分為著色顏料、體質顏料、防腐顏料、功能顏料。

1)．著色顏料著色顏料主要是提供顏色和遮蓋力，分為無機顏料和有機顏料

目前油性和水性顏料基本可以通用，只是水性涂料比較注重其酸堿性，這里就不做介紹了。水性塑膠涂料基本組成㈡水性塑膠涂料用顏料水性塑膠涂料基本組成

2)．填料填料亦稱體質顏料，大多是白色或稍有顏色的粉體，不具備著色力和遮蓋力，但具有增加漆膜的厚度、調節(jié)流變性能、改善機械強度、提高漆膜的耐久性和降低成本等作用水性塑膠涂料基本組成2)．填料水性塑膠涂料基本組成㈢水性塑膠涂料用助劑

助劑用量雖少，但對涂料的生產、儲存、施工、成膜過程及最終涂層的性能有很大影響，有時甚至可起關鍵作用，隨著涂料工業(yè)的發(fā)展，助劑的種類日趨繁多，應用愈來愈廣，地位也日益重要。常用助劑包括顏料分散劑、流平劑、消泡劑、催干劑、增塑劑、防霉劑、抗結皮劑、防紫外線劑、流變劑等。例如：氣體化學：表面活性劑SURFYNOL104E/104BC;海名斯:聚氨酯締合流變助劑RHEOLATE266粘土類流變助劑:BENTONEDEBENTONEEWBENTONEDYCEBENTONELT潤濕分散劑NUOSPERSEW-22防腐防黴劑DEUADDMB-11;畢克助劑:潤濕分散劑DISPERBYK-181BYK-190/BYK-191DISPERBYK-192底材潤濕和表面滑爽性BYK-333/BYK-346/BYK-347/BYK-349消泡劑BYK-011/BYK-024;蠟乳液和分散體AQUATIX8421;迪高助劑:潤濕分散劑DISPERS651/DISPERS750W,消泡劑FOAMEX805FOAMEX822FOAMEX825,脫泡劑AIREX901WAIREX902W,表面控制助劑GLIDE100GLIDE110GLIDE410;道康寧助劑DOWCORNING;陶氏DOW:聚氨酯增稠劑RM-8W/RM-12W/SCT-275,陰離子堿溶脹型增稠劑ASE-60;OMGBORCHERSGMBH:濕潤劑和分散劑BORCHIGENSN95;兄弟股份公司:聚氨酯增稠劑BORCHIGELPW25;巴斯夫BASF(汽巴CIBA):丙烯酸酯共聚物增稠劑VISCALEXHV30;中和劑AMP-95/DMEA(N,N-二甲基乙醇胺/)氨水(NH4.H20)-28%/三乙胺TEA等水性塑膠涂料基本組成㈢水性塑膠涂料用助劑水性塑膠涂料基本組成㈣水性塑膠涂料用助溶劑

水性涂料用助溶劑主要是醇類和醇醚類，特別是醇醚類溶劑還是成膜助劑，例如：乙二醇丁醚、二丙二醇甲醚、二乙二醇丁醚、

三丙二醇甲醚、丙二醇甲醚、丙二醇丙醚、丙二醇丁醚、二丙二醇丁醚、二丙二醇丙醚、三丙二醇丁醚、丙二醇甲醚乙酸酯、二丙二醇甲醚乙酸酯、二丙酮醇等水性塑膠涂料基本組成㈣水性塑膠涂料用助溶劑水性塑膠涂料成膜機理涂料只有在基材表面形成一層堅韌的薄膜后才能充分發(fā)揮其功能，一般來說，涂料首先是一種流動的液體，在涂布完成之后才逐漸從液態(tài)變?yōu)楣虘B(tài)，形成連續(xù)有附著力的薄膜，是一個玻璃化溫度不斷升高的過程。按照成膜過程中樹脂基料的結構是否發(fā)生了變化，成膜機理可以分為物理成膜和化學成膜，轉變成膜主要通過溶劑揮發(fā)和分子鏈纏結成膜或者水的揮發(fā)乳膠粒凝聚成膜以及熱熔成膜，化學成膜主要通過樹脂基料發(fā)生交聯(lián)反應形成體型結構成膜，如環(huán)氧基團和氨基的反應等。水性塑膠涂料成膜機理涂料只有在基材表面形水性塑膠涂料成膜機理一、溶劑揮發(fā)和熱熔成膜熱塑性高分子只在較高的分子量下才呈現(xiàn)出較好的物理和化學性能，但分子量高，玻璃化溫度和粘度隨之升高，必須用足夠的溶劑將體系的玻璃化溫度和粘度降低，使T-Tg的數(shù)值大到足夠使溶液可以流動和涂布，在涂布以后溶劑揮發(fā)，分子鏈緊密纏結形成固體薄膜。溶劑的揮發(fā)分為三個階段：階段Ⅰ：表面溶劑揮發(fā)；階段Ⅱ：內部溶劑擴散至表面揮發(fā)；階段Ⅲ：殘留溶劑擴散揮發(fā)溶劑的揮發(fā)速度和溶解性能對涂膜的外觀、微觀結構及其它性能有很大的影響，溶劑揮發(fā)太快，表面聚合物濃度很快升高導致漆膜不平整，在不良溶劑中的聚合物分子是卷曲成團的，而在良溶劑中的聚合物分子則是舒展松馳的，最后形成的漆膜的微觀結構也有很大差異從而導致性能不同。升高溫度的也可使聚合物達到可流動的程度，涂布在基材表面予以冷卻，便可得到固體漆膜，這是熱塑性涂料成膜的另一種方式，即熱熔成膜。水性涂料溶劑大多是水，揮發(fā)速度和溶解性能較有機溶劑有很大影響，此類成膜機理也大致相當。水性塑膠涂料成膜機理一、溶劑揮發(fā)和熱熔成膜水性塑膠涂料成膜機理二、乳膠漆的成膜一般乳膠漆是通過乳液聚合劑制備的，其粘度和聚合物的分子量無關，乳膠漆在涂布以后，隨著水分的蒸發(fā)，聚合物粒子互相靠近、發(fā)生擠壓變形，顆粒間界面逐漸消失，聚合物鏈段相互擴散，由粒子狀態(tài)的聚集變成分子狀態(tài)的凝聚形成連續(xù)均勻的涂膜。乳膠是否能成膜與乳膠本身的性質特別是它的玻璃化溫度和干燥的條件有關。乳膠漆成膜過程大致分為三個階段：首先聚合物乳液中的水分揮發(fā)，當乳膠顆粒占膠層的74%體積時，乳膠顆粒相互靠近而達到密集的充填狀態(tài)，水和水溶性物質充滿在乳膠顆粒的空隙之間；隨著水分繼續(xù)揮發(fā)，聚合物顆粒表面吸附的保護層被破壞，間隙越來越小，直至形成毛細管，毛細管作用迫使乳膠顆粒變形，毛細管壓力高于聚合物顆粒的抗變形力，顆粒間產生壓力，隨著介質揮發(fā)的增多，這個壓力也越大，乳膠顆粒逐漸變形融合，逐漸由球形變?yōu)樾狈叫问骟w，直至顆粒間的界面消失；最后，水分繼續(xù)揮發(fā)，直到壓力達到能使每個乳膠顆粒中的分子鏈擴散到另一顆粒分子鏈中時，乳膠顆粒中的聚合物鏈段開始相互擴散，逐漸形成連續(xù)均勻的乳膠涂膜。關于乳膠漆的聚結動力，目前還沒有形成統(tǒng)一的看法。Dillion等認為，是聚合物的表面張力驅動乳液聚合物粒子變形而成膜。馬頓和Brown認為，固體顆粒間的水溶液生產毛細管力促使乳膠漆粒子聚結成膜。Eckersley等認為，界面張力和毛細管力一起促使乳膠粒子成膜。Visschers認為，縮水表面產一的力是驅動乳膠漆成膜的主要動力。水性塑膠涂料成膜機理二、乳膠漆的成膜水性塑膠涂料成膜機理三、反應成膜反應成膜是指可溶或可溶的低分子量的聚合物涂覆在基材表面以后，在加溫或其它條件下，分子間發(fā)生交聯(lián)反應形成三維網狀結構而轉變?yōu)閳皂g的薄膜的過程，是熱固性涂料的共同成膜方式，其中如含干性油或者半干性油的不飽和聚酯涂料、醇酸樹脂涂料等通過氧氣發(fā)生氧化交聯(lián)反應成膜，環(huán)氧樹脂與多元胺或者酸酐反應交聯(lián)成膜，多異氰酸酯與含羥基低聚物如聚醚多元醇反應生成聚氨酯成膜，有機硅樹脂通過烯氫加成反應成膜，光固化涂料通過自由基或陽離子聚合成膜等。四、成膜過程表征目前，紅外光譜、原子力顯微鏡、動態(tài)熱機械分析、差示掃描量熱分析、透射電鏡、掃描電子顯微鏡、小角度中子散射、直接無輻射能量轉移、動態(tài)二次離子質譜、激光共聚焦熒光顯微技術等已經廣泛用于成膜過程表征。透射電鏡可以觀察涂膜形態(tài)研究膠乳成膜過程，差示掃描量熱分析可以測定樹脂的玻璃化溫度以及研究固化動力學確定固化工藝，原子力顯微鏡可在立體三維上觀察涂膜的形貌。水性塑膠涂料成膜機理三、反應成膜水性塑膠涂料配方設計機理

水性涂料是由乳液或水性分散體、顏填料、水、助溶劑和助劑組成。1).主要成膜物質（粘結劑）2).組成涂料的顏基比3).用途和功能4).施工和適用性等水性塑膠涂料配方設計機理水性涂料是由乳液或水性分水純水溶劑有機助溶劑-易于施工（凝聚和霧化）消泡劑防止泡沫和針孔添加劑流平性、平整度和濕潤樹脂水性分散體或水性聚酯樹脂顏料顏色和功能噴涂控制添加劑控制流變性胺：PH控制

塑膠涂料配方組成水主要成膜物或粘結劑系統(tǒng)功能控制流變的聚丙烯酸酯分散體聚氨酯分散體可提高力學性能水溶聚酯成膜物，提高外觀、平整度、抗石擊二異氰酸樹脂成膜物，樹脂交聯(lián)劑，涂膜硬度主要成膜物或粘結劑系統(tǒng)功能濃度粒子的形狀粒子的粒徑粒子分布化學結構物理-化學相互作用pH值產品類型剪切速率和剪切時間溫度和壓力對聚合物分散體的流變性能的影響SiSiOOHH氫鍵濃度對聚合物分散體的流變性能的影響SiSiOOHH氫鍵水性塑膠涂料技術數(shù)據(jù)–固體份：25-45%–pH值：8.0-8.5–密度：1.0-1.2g/ml–粘度:50–80S/DIN#4,23℃–膜厚：10-20微米–預烘干：5-10min,80℃熱風–烘干：15-30min/60-80℃–保質期：6個月水性塑膠涂料技術數(shù)據(jù)–固體份：25-45%水性塑膠涂料的流變：剪切速率的影響粘度h[Pas],001,01,1生產施工剪切速率g[s-1]存儲施工后的行為顏料沉降流掛流平泵送攪拌噴涂流變添加劑控制粘度在容器內的一致性用粘結劑、顏料和溶劑進行粘度控制水性塑膠涂料的流變：剪切速率的影響粘度,001水性塑膠涂料的流變：剪切速率的影響粘度h[Pas],001,01,1生產施工剪切速率g[s-1]存儲施工后的行為顏料沉降流掛流平泵送攪拌噴涂流變添加劑控制粘度在容器內的一致性用粘結劑、顏料和溶劑進行粘度控制水性塑膠涂料的流變：剪切速率的影響粘度,001粘度杯Ford,Fisher,ISO,DIN,Zahn,Shell,etc.壓力:重力剪切速率:流動速率問題:溫度控制精度較差單點測量牛頓流體可變剪切速率粘度杯Ford,Fisher,ISO,DIN,Zah錐板粘度計少量試樣可控檢測條件結果準確一些儀器可以做振動的測量、遵循涂料的固化、衡量粘彈性錐板平板樣品錐板粘度計少量試樣錐板平板樣品錐板粘度旋轉的小角度錐板與平板之間加入樣品測量在高剪切速率（?12000秒-1）時刷涂，噴涂，逆向滾涂的粘度。易于使用，非常容易清洗單一速度、有限的粘度范圍、粗顏料涂料容易磨損錐板。錐板粘度旋轉的小角度錐板與平板之間加入樣品快速數(shù)顯斯托墨粘度計STM-IV產品簡介：

STM-IV斯托默粘度計主要用于測定油漆及其它用KU值表示涂料粘稠度的測試儀器，該儀器不用砝碼，并能直接從顯示屏上讀得被測試樣品的KU值。詳細資料：

主要技術參數(shù)：

1．準確度：

40.2KU～141.0KU

150～4000MPaS（參數(shù)）

2．準確度：

滿量程的±1.5%

3．重復性：

滿量程的±1%

4．轉子轉速：

200r/min±0.5r/min

5.外型尺寸：

210mm×180×500mm（長×寬×高）快速數(shù)顯斯托墨粘度計STM-IV產品簡介：

STM-IV斯數(shù)顯斯托墨粘度計產品簡介：

STM-III斯托默粘度計是適用于測定油漆和其它用KU值表示涂料粘稠度的測試儀器。該儀器遵循的設計依據(jù)為ASTM標準及GB/T9269-88標準。本粘度計采用單微機控制，操作者不用查表即可從本儀器上直接讀得所測樣品的KU值。詳細資料：

主要技術參數(shù)

1．電源電壓：

220V

50Hz

2．漿葉尺寸：

54×7.9×0.8mm

3．容器尺寸：

Φ85×85mm

4．砝碼重量：

5g～500g

5．KU值范圍：

53～141

6．外形尺寸：

220×220×390mm（長×寬×高）

7．整機重量：

10kg數(shù)顯斯托墨粘度計產品簡介：

STM-III斯托默粘度計是適用PHS-25型數(shù)字顯示酸度計產品簡介：

PHS-25型數(shù)字顯示酸度計是一臺31/2位液晶（LCD）數(shù)字顯示的酸度計（以下簡稱儀器）。儀器適用于工礦企業(yè)、農業(yè)醫(yī)藥、環(huán)保等單位取樣測定水溶的酸度（PH值）和測量電極電位（mv值）。詳細資料：

主要技術參數(shù)：1、PH值測量范圍：0~14.00PH；2、mv值測量范圍：0~±1400mv（自動極性顯示）；3、PH值測量精度：≤0.5PH；4、Mv值測量精度：≤5％（讀數(shù)）±1個字；5、輸入阻抗：≥5x10Ω6、零點漂移：≤0.03pH/3小時；7、溶液溫度補償范圍：0~60℃（手動）；8、儀器外形尺寸：（230×180×65）mm3；9、儀器重量：約1kg；10、消耗功率：約1瓦；PHS-25型數(shù)字顯示酸度計產品簡介：

PHS-25型數(shù)字顯水性涂料的施工探討PlasticSubstrates塑料基材塑料HeatresistanceoC耐熱Adhesion附著Use/application應用PP100-140VerypoorAutomotivePVC60-80Poor-goodFloorsheet,autointeriorPS70-90Poor-goodTVhousingABS70-100GoodAutomotive,electronichousingPET60-150PoorOpticalfilm,in-moulddecorationPC120-130GoodElectronichousing,opticalfilmPA80-140PoorAutomotivepartsABS:acrylonitrilebutadienestyrenecopolymer,PET:polyethyleneterephtalatePP:polyprolylene;PVC:polyvinylchloride;PS:polystyrene水性涂料的施工探討PlasticSubstrates塑料基水性涂料的施工探討—表面處理PretreatmentofPlasticSubstrates塑料預處理Surfaceroughening/Sanding表面粗糙化/打磨Solventetching溶劑溶脹Powerwash強力洗滌Flamepretreatment火焰處理Coronapretreatment電暈處理Plasmapretreatment等離子處理CPOprimer聚化氯烯烴打底Fluorination氟化處理水性涂料的施工探討—表面處理Pretreatmentof施工條件施工條件溫度

22-24°C,optimal23°C濕度

55-65%,optimal60%預烘條件

例子:5-10Min.at80°C空氣加熱1.5-2.5Min.IR(70+/-10°C)+2.5-3.5Min.(70+/-10°C)空氣加熱注:脫水后目標施工固體份在85%以上.施工條件施工條件施工中的影響因素噴涂條件霧化效果溶劑釋放基材表面張力漆面表面張力施工中的影響因素施工條件

-Increaseofdirt-Lossofappearance-lossofESTATransferefficiency濕度溫度高風險的靜電噴涂設備-電氣短路-水輪機和Spraybooth冷凝水-需要強制預升溫-垃圾點增加-漆霧吸收臨界-外觀下降-靜電傳輸能力下降手動噴漆者不能接受的工作條件-僅用于氣動機器人領域QMS/LW/SW很差流掛控制關鍵區(qū)顏色和外觀臨界區(qū)域施工窗口——溫濕度等不同條件的影響施工條件-Increaseofdirt-

-Increaseofdirt-Lossofappearance-lossofESTATransferefficiency水性塑膠涂料施工性

霧化及油量的大小對顏色的影響

霧化流量in%小大Std.大小穩(wěn)定的過程對顏色和外觀無負面影響理想過程顏色外觀的良好控制不穩(wěn)定過程不好的顏色和外觀in%-Increaseofdirt-Los水性塑膠涂料涂膜病態(tài)防治一、流掛涂料涂裝于垂直物體表面，在涂膜形成過程中濕膜受到重力的影響朝下流動，形成不均勻的涂膜，稱為流掛要使涂膜流動適宜，就要使涂料的流變性處于最適宜的狀態(tài)，要防止流掛病態(tài)的發(fā)生，最重要的是要控制在噴涂剪切速率下的涂料粘度。另外，所用助劑的品種也是重要的因素，因為它影響著粘度的變化。在采用噴涂方法施工時，涂膜厚度要掌握好，噴涂過厚或溶劑揮發(fā)速率過慢，也會造成流掛。另外，底材及底層表面狀態(tài)，以及施工涂裝方法和大氣的環(huán)境條件等也會導致流掛的產生。二、桔皮

桔皮是濕膜未能充分流動形成的似桔皮狀的痕跡。施工粘度較高，烘干前的閃蒸時間不當，稀釋劑的質量，底材的溫度等均會導致涂膜桔皮病態(tài)的產生。預防措施主要是添加適量揮發(fā)速度較慢的溶劑，以延長濕膜的流動時間使之有足夠時間流平，加入適量流平劑也能減輕涂膜桔皮病態(tài)。水性塑膠涂料涂膜病態(tài)防治一、流掛水性塑膠涂料涂膜病態(tài)防治三、起粒起粒是涂裝后漆膜表面出現(xiàn)不規(guī)則塊狀物質總稱。顏料分散不良、基料中有不溶的聚合物軟顆?；蛭龀霾蝗艿慕饘冫}、溶劑揮發(fā)過程中聚合物沉淀、小塊漆皮被分散混合在漆中等是造成起粒的主要原因，因此要防止此病態(tài)發(fā)生，必須注意顏料充分分散、溶劑合理設計、涂料的凈化及施工場所環(huán)境的的潔凈度。四、縮孔縮孔也是涂膜因流平性不良出現(xiàn)的病態(tài)之一，產生縮孔的主要原因是濕膜上下部分表面張力不同。實際應用時，可以采取加入適宜的流平助劑或低表面張力溶劑來解決，此外，還應注意提高底材的可潤濕性及污染粒度等。五、針孔

水性涂料除了與油性涂料一樣產生針孔原因外，在自身水的共沸或外界溫濕度存在較大影響。六、泛白或變色泛白（變色）現(xiàn)象油性涂料一般與溶劑和溫濕度等有關，而水性涂料由于主要溶劑是水，溫濕度存在很大影響，與水的揮發(fā)太慢也有較大關系。預防措施是改善環(huán)境，控制空氣中相對濕度。水性塑膠涂料涂膜病態(tài)防治三、起粒水性塑膠涂料配方設計結語

水性塑膠涂料配方研究與開發(fā)是新興涂料科學的重要內容，由于在國內起步晚，配方設計主要還是靠外來技術的支持和大量的實驗優(yōu)選和經驗積累，因此一個成熟的配方設計師應該重視多學科理論的學習，將理論運用于實踐，同時，不斷積累經驗，提高悟性，才能成為一名優(yōu)秀的配方工作者。

最后，因本人知識面窄，不到之處請指正！水性塑膠涂料配方設計結語水性塑膠涂料配方研究ThankYou!ThankYou!水性塑膠涂料配方設計基礎

水性塑膠涂料配方設計基礎

目錄1.概述2.水性塑膠涂料基本組成3.水性塑膠涂料成膜機理4.水性塑膠涂料配方設計機理5.水性塑膠涂料涂膜病態(tài)防治6.水性塑膠涂料配方設計結語目錄1.概述概述

涂料配方的設計：要根據(jù)涂裝材質、涂裝目的、涂膜性能、使用環(huán)境、施工環(huán)境等進行涂料各組分的材料的選擇并確定相對比例，并在此基礎上提出合理的生產工藝、施工工藝和固化方式；由于涂料配方中各組分的用量及其相對比例會對涂料的使用性能(如流平性、干燥性等)和涂膜性能(如附著力、光澤、硬度等)產生極大的影響，因此我們必須對涂料必須進行配方設計方能滿足各方面要求。

又由于影響因素錯綜復雜，特別是目前塑膠材質的多樣化，加上涂料從油性向水性方向的發(fā)展，設計塑膠材質用水性涂料并建立一個符合實際使用要求的水性塑膠涂料配方是一個長期和復雜的課題，需要反復進行必要的試驗并且根據(jù)現(xiàn)場情況進行調整，才能得到符合使用要求的涂料配方。概述水性塑膠涂料基本組成一，涂料基本組成

涂料是由成膜物質、顏填料、溶劑和助劑組成，涂料施工后，隨著溶劑和稀釋劑的揮發(fā)，成膜物干燥成膜。成膜物可以單獨成膜，也可以粘結顏料等物質共同成膜，所以也稱粘結劑。它是涂料的基礎，常稱為基料、漆料和漆基。

水性涂料是由乳液或水性分散體、顏填料、水、助溶劑和助劑組成。

這里主要討論水性塑膠涂料：

水性塑膠涂料基本組成一，涂料基本組成水性塑膠涂料基本組成㈠水性塑膠涂料用成膜物質

1，水性丙烯酸涂料

水性丙烯酸涂料用的丙烯酸樹脂主要是丙烯酸、甲基丙烯酸及其酯與乙烯系單體，如苯乙烯經共聚而得到的熱塑性或熱固性丙烯酸系樹脂，及其它具有活性可交聯(lián)官能團樹脂改性的丙烯酸樹脂；2，水性聚氨酯涂料

水性聚氨酯也可分為聚氨酯水溶液、聚氨酯水分散體和聚氨酯乳液3種，聚氨酯水溶液在涂料中用得很少，后兩者有時統(tǒng)稱為聚氨酯乳液或聚氨酯水分散體。按組成有單、雙組分之分，單組分屬熱塑性樹脂，聚合物在成膜過程中不發(fā)生交聯(lián)，施工方便；雙組分水性聚氨酯涂料由含有活潑—NCO的固化劑組分和含有可與—NCO反應的活潑氫（羥基）的水性多元醇所組成，施工前將二者混合均勻，成膜過程中發(fā)生交聯(lián)反應，涂膜性能好。

A,單組分水性聚氨酯涂料單組分聚氨酯水分散體涂膜的耐化學性和耐溶劑性不良，涂膜硬度、表面光澤度和鮮艷性較低B,雙組分水性聚氨酯涂料

水性塑膠涂料基本組成㈠水性塑膠涂料用成膜物質水性塑膠涂料基本組成雙組分聚氨酯水分散體涂料還應滿足以下2個條件：（1）多元醇體系應具有乳化能力，從而保證兩組分混合后，容易把聚氨酯固化劑（特別是未經親水改性的固化劑）乳化，具有分散功能，使分散體粒徑盡可能小，以便在水中更好地混合擴散；（2）固化劑的粘度要盡可能小，從而減少有機溶劑的用量，甚至不用有機溶劑，同時又能保證與含羥基組分很好地混合.成膜物質也叫粘結劑

例如，拜耳:水性羥基丙烯酸BAYHYDROLA-145/BAYHYDROLA-2470/BAYHYDROLA-2621,聚酯型氨分散體BAYHYDROLU241聚氨酯分散體BAYHYDROLUHXP2648/BAYHYDROLUH2952/1苯乙烯丙烯酸酯BAYHYDROLAHXP2754水性聚異氰酸酯BAYHYDROLXP2655/BAYHYDURXP2487/1,歐寶迪:苯乙烯丙烯酸酯AS2615/AS2606/AS26080/VPAS26090VP,聚氨酯分散體U6100/U6150/U9160/U9800,丙烯酸聚氨酯APU10120/APU10351/VPAPU10610,迪愛生:苯乙烯丙烯酸酯WATERSOLWHK-364/BURNOCKWE-304/WATERSOLPE-200,帝斯曼:苯乙烯丙烯酸酯NEOCRYLA-633/NEOCRYLA-639/NEOCRYLA-66,紐佩斯:丙烯酸共聚體（核殼)SETAQUA6801/SETAQUA6802/SETAQUA6803,飽和聚酯（核殼)SETAL6306SS-80,巴斯夫BASF,氰特CYTEC,上海思沃/廣州宣寧等。水性塑膠涂料基本組成雙組分聚氨酯水分散體涂料水性塑膠涂料基本組成

㈡水性塑膠涂料用顏料顏料是分散在涂料中從而賦予涂料某些性質的粉體材料，包括顏色、遮蓋力、耐久性、力學強度、對金屬底材的防腐性、特殊功能如導電、導熱性能等。按照其在涂料中的功能和作用分為著色顏料、體質顏料、防腐顏料、功能顏料。

1)．著色顏料著色顏料主要是提供顏色和遮蓋力，分為無機顏料和有機顏料

目前油性和水性顏料基本可以通用，只是水性涂料比較注重其酸堿性，這里就不做介紹了。水性塑膠涂料基本組成㈡水性塑膠涂料用顏料水性塑膠涂料基本組成

2)．填料填料亦稱體質顏料，大多是白色或稍有顏色的粉體，不具備著色力和遮蓋力，但具有增加漆膜的厚度、調節(jié)流變性能、改善機械強度、提高漆膜的耐久性和降低成本等作用水性塑膠涂料基本組成2)．填料水性塑膠涂料基本組成㈢水性塑膠涂料用助劑

助劑用量雖少，但對涂料的生產、儲存、施工、成膜過程及最終涂層的性能有很大影響，有時甚至可起關鍵作用，隨著涂料工業(yè)的發(fā)展，助劑的種類日趨繁多，應用愈來愈廣，地位也日益重要。常用助劑包括顏料分散劑、流平劑、消泡劑、催干劑、增塑劑、防霉劑、抗結皮劑、防紫外線劑、流變劑等。例如：氣體化學：表面活性劑SURFYNOL104E/104BC;海名斯:聚氨酯締合流變助劑RHEOLATE266粘土類流變助劑:BENTONEDEBENTONEEWBENTONEDYCEBENTONELT潤濕分散劑NUOSPERSEW-22防腐防黴劑DEUADDMB-11;畢克助劑:潤濕分散劑DISPERBYK-181BYK-190/BYK-191DISPERBYK-192底材潤濕和表面滑爽性BYK-333/BYK-346/BYK-347/BYK-349消泡劑BYK-011/BYK-024;蠟乳液和分散體AQUATIX8421;迪高助劑:潤濕分散劑DISPERS651/DISPERS750W,消泡劑FOAMEX805FOAMEX822FOAMEX825,脫泡劑AIREX901WAIREX902W,表面控制助劑GLIDE100GLIDE110GLIDE410;道康寧助劑DOWCORNING;陶氏DOW:聚氨酯增稠劑RM-8W/RM-12W/SCT-275,陰離子堿溶脹型增稠劑ASE-60;OMGBORCHERSGMBH:濕潤劑和分散劑BORCHIGENSN95;兄弟股份公司:聚氨酯增稠劑BORCHIGELPW25;巴斯夫BASF(汽巴CIBA):丙烯酸酯共聚物增稠劑VISCALEXHV30;中和劑AMP-95/DMEA(N,N-二甲基乙醇胺/)氨水(NH4.H20)-28%/三乙胺TEA等水性塑膠涂料基本組成㈢水性塑膠涂料用助劑水性塑膠涂料基本組成㈣水性塑膠涂料用助溶劑

水性涂料用助溶劑主要是醇類和醇醚類，特別是醇醚類溶劑還是成膜助劑，例如：乙二醇丁醚、二丙二醇甲醚、二乙二醇丁醚、

三丙二醇甲醚、丙二醇甲醚、丙二醇丙醚、丙二醇丁醚、二丙二醇丁醚、二丙二醇丙醚、三丙二醇丁醚、丙二醇甲醚乙酸酯、二丙二醇甲醚乙酸酯、二丙酮醇等水性塑膠涂料基本組成㈣水性塑膠涂料用助溶劑水性塑膠涂料成膜機理涂料只有在基材表面形成一層堅韌的薄膜后才能充分發(fā)揮其功能，一般來說，涂料首先是一種流動的液體，在涂布完成之后才逐漸從液態(tài)變?yōu)楣虘B(tài)，形成連續(xù)有附著力的薄膜，是一個玻璃化溫度不斷升高的過程。按照成膜過程中樹脂基料的結構是否發(fā)生了變化，成膜機理可以分為物理成膜和化學成膜，轉變成膜主要通過溶劑揮發(fā)和分子鏈纏結成膜或者水的揮發(fā)乳膠粒凝聚成膜以及熱熔成膜，化學成膜主要通過樹脂基料發(fā)生交聯(lián)反應形成體型結構成膜，如環(huán)氧基團和氨基的反應等。水性塑膠涂料成膜機理涂料只有在基材表面形水性塑膠涂料成膜機理一、溶劑揮發(fā)和熱熔成膜熱塑性高分子只在較高的分子量下才呈現(xiàn)出較好的物理和化學性能，但分子量高，玻璃化溫度和粘度隨之升高，必須用足夠的溶劑將體系的玻璃化溫度和粘度降低，使T-Tg的數(shù)值大到足夠使溶液可以流動和涂布，在涂布以后溶劑揮發(fā)，分子鏈緊密纏結形成固體薄膜。溶劑的揮發(fā)分為三個階段：階段Ⅰ：表面溶劑揮發(fā)；階段Ⅱ：內部溶劑擴散至表面揮發(fā)；階段Ⅲ：殘留溶劑擴散揮發(fā)溶劑的揮發(fā)速度和溶解性能對涂膜的外觀、微觀結構及其它性能有很大的影響，溶劑揮發(fā)太快，表面聚合物濃度很快升高導致漆膜不平整，在不良溶劑中的聚合物分子是卷曲成團的，而在良溶劑中的聚合物分子則是舒展松馳的，最后形成的漆膜的微觀結構也有很大差異從而導致性能不同。升高溫度的也可使聚合物達到可流動的程度，涂布在基材表面予以冷卻，便可得到固體漆膜，這是熱塑性涂料成膜的另一種方式，即熱熔成膜。水性涂料溶劑大多是水，揮發(fā)速度和溶解性能較有機溶劑有很大影響，此類成膜機理也大致相當。水性塑膠涂料成膜機理一、溶劑揮發(fā)和熱熔成膜水性塑膠涂料成膜機理二、乳膠漆的成膜一般乳膠漆是通過乳液聚合劑制備的，其粘度和聚合物的分子量無關，乳膠漆在涂布以后，隨著水分的蒸發(fā)，聚合物粒子互相靠近、發(fā)生擠壓變形，顆粒間界面逐漸消失，聚合物鏈段相互擴散，由粒子狀態(tài)的聚集變成分子狀態(tài)的凝聚形成連續(xù)均勻的涂膜。乳膠是否能成膜與乳膠本身的性質特別是它的玻璃化溫度和干燥的條件有關。乳膠漆成膜過程大致分為三個階段：首先聚合物乳液中的水分揮發(fā)，當乳膠顆粒占膠層的74%體積時，乳膠顆粒相互靠近而達到密集的充填狀態(tài)，水和水溶性物質充滿在乳膠顆粒的空隙之間；隨著水分繼續(xù)揮發(fā)，聚合物顆粒表面吸附的保護層被破壞，間隙越來越小，直至形成毛細管，毛細管作用迫使乳膠顆粒變形，毛細管壓力高于聚合物顆粒的抗變形力，顆粒間產生壓力，隨著介質揮發(fā)的增多，這個壓力也越大，乳膠顆粒逐漸變形融合，逐漸由球形變?yōu)樾狈叫问骟w，直至顆粒間的界面消失；最后，水分繼續(xù)揮發(fā)，直到壓力達到能使每個乳膠顆粒中的分子鏈擴散到另一顆粒分子鏈中時，乳膠顆粒中的聚合物鏈段開始相互擴散，逐漸形成連續(xù)均勻的乳膠涂膜。關于乳膠漆的聚結動力，目前還沒有形成統(tǒng)一的看法。Dillion等認為，是聚合物的表面張力驅動乳液聚合物粒子變形而成膜。馬頓和Brown認為，固體顆粒間的水溶液生產毛細管力促使乳膠漆粒子聚結成膜。Eckersley等認為，界面張力和毛細管力一起促使乳膠粒子成膜。Visschers認為，縮水表面產一的力是驅動乳膠漆成膜的主要動力。水性塑膠涂料成膜機理二、乳膠漆的成膜水性塑膠涂料成膜機理三、反應成膜反應成膜是指可溶或可溶的低分子量的聚合物涂覆在基材表面以后，在加溫或其它條件下，分子間發(fā)生交聯(lián)反應形成三維網狀結構而轉變?yōu)閳皂g的薄膜的過程，是熱固性涂料的共同成膜方式，其中如含干性油或者半干性油的不飽和聚酯涂料、醇酸樹脂涂料等通過氧氣發(fā)生氧化交聯(lián)反應成膜，環(huán)氧樹脂與多元胺或者酸酐反應交聯(lián)成膜，多異氰酸酯與含羥基低聚物如聚醚多元醇反應生成聚氨酯成膜，有機硅樹脂通過烯氫加成反應成膜，光固化涂料通過自由基或陽離子聚合成膜等。四、成膜過程表征目前，紅外光譜、原子力顯微鏡、動態(tài)熱機械分析、差示掃描量熱分析、透射電鏡、掃描電子顯微鏡、小角度中子散射、直接無輻射能量轉移、動態(tài)二次離子質譜、激光共聚焦熒光顯微技術等已經廣泛用于成膜過程表征。透射電鏡可以觀察涂膜形態(tài)研究膠乳成膜過程，差示掃描量熱分析可以測定樹脂的玻璃化溫度以及研究固化動力學確定固化工藝，原子力顯微鏡可在立體三維上觀察涂膜的形貌。水性塑膠涂料成膜機理三、反應成膜水性塑膠涂料配方設計機理

水性涂料是由乳液或水性分散體、顏填料、水、助溶劑和助劑組成。1).主要成膜物質（粘結劑）2).組成涂料的顏基比3).用途和功能4).施工和適用性等水性塑膠涂料配方設計機理水性涂料是由乳液或水性分水純水溶劑有機助溶劑-易于施工（凝聚和霧化）消泡劑防止泡沫和針孔添加劑流平性、平整度和濕潤樹脂水性分散體或水性聚酯樹脂顏料顏色和功能噴涂控制添加劑控制流變性胺：PH控制

塑膠涂料配方組成水主要成膜物或粘結劑系統(tǒng)功能控制流變的聚丙烯酸酯分散體聚氨酯分散體可提高力學性能水溶聚酯成膜物，提高外觀、平整度、抗石擊二異氰酸樹脂成膜物，樹脂交聯(lián)劑，涂膜硬度主要成膜物或粘結劑系統(tǒng)功能濃度粒子的形狀粒子的粒徑粒子分布化學結構物理-化學相互作用pH值產品類型剪切速率和剪切時間溫度和壓力對聚合物分散體的流變性能的影響SiSiOOHH氫鍵濃度對聚合物分散體的流變性能的影響SiSiOOHH氫鍵水性塑膠涂料技術數(shù)據(jù)–固體份：25-45%–pH值：8.0-8.5–密度：1.0-1.2g/ml–粘度:50–80S/DIN#4,23℃–膜厚：10-20微米–預烘干：5-10min,80℃熱風–烘干：15-30min/60-80℃–保質期：6個月水性塑膠涂料技術數(shù)據(jù)–固體份：25-45%水性塑膠涂料的流變：剪切速率的影響粘度h[Pas],001,01,1生產施工剪切速率g[s-1]存儲施工后的行為顏料沉降流掛流平泵送攪拌噴涂流變添加劑控制粘度在容器內的一致性用粘結劑、顏料和溶劑進行粘度控制水性塑膠涂料的流變：剪切速率的影響粘度,001水性塑膠涂料的流變：剪切速率的影響粘度h[Pas],001,01,1生產施工剪切速率g[s-1]存儲施工后的行為顏料沉降流掛流平泵送攪拌噴涂流變添加劑控制粘度在容器內的一致性用粘結劑、顏料和溶劑進行粘度控制水性塑膠涂料的流變：剪切速率的影響粘度,001粘度杯Ford,Fisher,ISO,DIN,Zahn,Shell,etc.壓力:重力剪切速率:流動速率問題:溫度控制精度較差單點測量牛頓流體可變剪切速率粘度杯Ford,Fisher,ISO,DIN,Zah錐板粘度計少量試樣可控檢測條件結果準確一些儀器可以做振動的測量、遵循涂料的固化、衡量粘彈性錐板平板樣品錐板粘度計少量試樣錐板平板樣品錐板粘度旋轉的小角度錐板與平板之間加入樣品測量在高剪切速率（?12000秒-1）時刷涂，噴涂，逆向滾涂的粘度。易于使用，非常容易清洗單一速度、有限的粘度范圍、粗顏料涂料容易磨損錐板。錐板粘度旋轉的小角度錐板與平板之間加入樣品快速數(shù)顯斯托墨粘度計STM-IV產品簡介：

STM-IV斯托默粘度計主要用于測定油漆及其它用KU值表示涂料粘稠度的測試儀器，該儀器不用砝碼，并能直接從顯示屏上讀得被測試樣品的KU值。詳細資料：

主要技術參數(shù)：

1．準確度：

40.2KU～141.0KU

150～4000MPaS（參數(shù)）

2．準確度：

滿量程的±1.5%

3．重復性：

滿量程的±1%

4．轉子轉速：

200r/min±0.5r/min

5.外型尺寸：

210mm×180×500mm（長×寬×高）快速數(shù)顯斯托墨粘度計STM-IV產品簡介：

STM-IV斯數(shù)顯斯托墨粘度計產品簡介：

STM-III斯托默粘度計是適用于測定油漆和其它用KU值表示涂料粘稠度的測試儀器。該儀器遵循的設計依據(jù)為ASTM標準及GB/T9269-88標準。本粘度計采用單微機控制，操作者不用查表即可從本儀器上直接讀得所測樣品的KU值。詳細資料：

主要技術參數(shù)

1．電源電壓：

220V

50Hz

2．漿葉尺寸：

54×7.9×0.8mm

3．容器尺寸：

Φ85×85mm

4．砝碼重量：

5g～500g

5．KU值范圍：

53～141

6．外形尺寸：

220×220×390mm（長×寬×高）

7．整機重量：

10kg數(shù)顯斯托墨粘度計產品簡介：

STM-III斯托默粘度計是適用PHS-25型數(shù)字顯示酸度計產品簡介：

PHS-25型數(shù)字顯示酸度計是一臺31/2位液晶（LCD）數(shù)字顯示的酸度計（以下簡稱儀器）。儀器適用于工礦企業(yè)、農業(yè)醫(yī)藥、環(huán)保等單位取樣測定水溶的酸度（PH值）和測量電極電位（mv值）。詳細資料：

主要技術參數(shù)：1、PH值測量范圍：0~14.00PH；2、mv值測量范圍：0~±1400mv（自動極性顯示）；3、PH值測量精度：≤0.5PH；4、Mv值測量精度：≤5％（讀數(shù)）±1個字；5、輸入阻抗：≥5x10Ω6、零點漂移：≤0.03pH/3小時；7、溶液溫度補償范圍：0~60℃（手動）；8、儀器外形尺寸：（230×180×65）mm3；9、儀器重量：約1kg；10、消耗功率：約1瓦；PHS-25型數(shù)字顯示酸度計產品簡介：

PHS-25型數(shù)字顯水性涂料的施工探討PlasticSubstrates塑料基材塑料HeatresistanceoC耐熱Adhesion附著Use/application應用PP100-140VerypoorAutomotivePVC60-80Poor-goodFloorsheet,autointeriorPS70-90Poor-goodTVhousingABS70-100GoodAutomotive,electronichousingPET60-150PoorOpticalfilm,in-moulddecorationPC120-130GoodElectronichousing,opticalfilmPA80-140PoorAutomotivepartsABS:acrylonitrilebutadienestyrenecopolymer,PET:polyethylene