助剂是具有各种特殊性能的化合物。通常下是少量加入油漆中、以获得或改善油漆的特殊性能,但在油漆中的最大比例不超过5%。
助剂种类有:分散剂、消泡剂、固化加速剂、抗脱落添加剂、柔顺剂、抗腐蚀添加剂、流平剂、防沉剂、紫外线吸收剂、抗氧剂、防针孔剂等
涂料配方:涂料一般由四种基本成分:成膜物质(树脂、乳液)、颜料(包括体质颜料)、溶剂和添加剂(助剂)。
1、成膜物质是涂膜的主要成分,包括油脂、油脂加工产品、纤维素衍生物、天然树脂、合成树脂和合成乳液。
2、助剂如消泡剂,流平剂等,还有一些特殊的功能助剂,如底材润湿剂等。这些助剂一般不能成膜并且添加量少,但对基料形成涂膜的过程与耐久性起着相当重要的作用。
3、颜料一般分两种,一种为着色颜料,常见的钛白粉,铬黄等,还有种为体质颜料,也就是常说的填料,如碳酸钙,滑石粉。
4、溶剂包括烃类。
涂料属于有机化工高分子材料,所形成的涂膜属于高分子化合物类型。按照现代通行的化工产品的分类,涂料属于精细化工产品。现代的涂料正在逐步成为一类多功能性的工程材料,是化学工业中的一个重要行业。
作用主要有四点:保护,装饰,掩饰产品的缺陷和其他特殊作用,提升产品的价值。
新中国成立60年来,伴随着国民经济各行业的发展,作为其配套的涂料工业从一个极不引人注目的小行业逐步发展成为国民经济各领域必不可少的重要行业。经过几代人的顽强拼搏、开拓进取,我国已成为世界第二大涂料生产国和消费国,进入到世界涂料行业发展的主流。
水性涂料配方体系
水性涂料,包括水性木器漆是以水为分散介质和稀释剂的涂料。与常用的溶剂型涂料不同,其配方体系是一个更加复杂的体系。配方设计时,不仅要关注聚合物的类型、乳液及分散体的性能.还需要合理选择各种助剂并考虑到各成分之间的相互影响进行合理匹配。,有时还要针对特殊要求选用一些特殊添加剂,最终形成适用的配方。
配方的基本组成
1) 水性树脂:这是成膜的基料,决定了漆膜的主要功能.
2) 成膜助剂: 在水挥发后,使乳液或分散体微粒形成均匀致密的膜,并改善低温条件下的成膜性。
3) 抑泡剂和消泡剂:抑制生产过程中漆液中产生的气泡并能使已产生的气泡逸出液面并破泡。
4) 流平剂: 改善漆的施工性能,形成平整的、光洁的涂层。
5) 润湿剂:提高漆液对底材的润湿性能,改进流平性,增加漆膜对底材的附着力。
6) 分散剂:促进颜填料在漆液中的分散。
7) 流变助剂:对漆料提供良好流动性和流平性,减少涂装过程中的弊病
8) 增稠剂: 增加漆液的黏度,提高一次涂装的湿膜厚度,并且对腻子和实色漆有防沉淀和防分层的作用。
9) 防腐剂:防止漆液在贮存过程中霉变。
10) 香精:使漆液具有愉快的气味
11) 着色剂:主要针对色漆而言,使得水性漆具有所需颜色。着色剂包括颜料和染料两大类,颜料用于实色漆(不显露木纹的涂装),染料用于透明色漆(显露木纹的涂装)。
12) 填料:主要用于腻子和实色漆中,增加固体分并降低成本。
13) pH 调节剂:调整漆液的pH 值,使漆液稳定。
14) 蜡乳液或蜡粉:提高漆膜的抗划伤性和改善其手感。
15) 特殊添加剂:针对水性漆的特殊要求添加的助剂,如防锈剂(铁罐包装防止过早生锈)、增硬剂(提高漆膜硬度)、消光剂 (降低漆膜光泽)、抗划伤剂、增滑剂(改善漆膜手感)、抗粘连剂 (防止涂层叠压粘连)、交联剂(制成双组分漆,提高综合性能)、憎水剂(使涂层具有荷叶效应)、耐磨剂(增加涂层的耐磨性)、紫外线吸收剂(户外用漆抗老化,防止发黄)等。
16) 离子水:配方设计时往往还要添加少量的去离子水以便制漆。
水性树脂
水性漆配方中,基料是形成漆膜并决定漆膜性能的关键组分。配方设计时应尽量提高水性树脂的用量,占体积比的60-70%,使得漆液中的有效成膜物含量尽可能多,这样才能保证制成的漆一道涂装漆膜较厚,丰满度高。
水性丙烯酸树脂、丙烯酸乳液(acrylic emulsions),由于其通用性,耐候性及多样性,已在涂料行业的各个领域得到了广泛应用。水性丙烯酸乳液由丙烯酸酯单体为主的乙烯基单体经乳液聚合而成。聚合过程中添加了乳化剂、稳定剂、pH调节剂等各种助剂,体系相当复杂。水性丙烯酸乳液制成的漆膜有良好的耐候性,不易黄发,硬度高,光泽好。近年来,随着水性丙烯酸乳液聚合技术的不断发展,多相聚合,核壳技术,自交联技术及高分子表面活性剂的应用,和核壳聚合等技术进一步改进和提高了水性丙烯酸乳液的性质,使得水性丙烯酸乳液的适应不同施工和使用条件的需要,用武之地得到不断的扩大。现在,水性丙烯酸乳液的应用已扩展到性能要求更高的工业用途领域
水性涂料成分配方
1、水性树脂:这是成膜的基料;
2、成膜助剂;
3、抑泡剂和消泡剂:抑制生产过程中产生的气泡;
4、流平剂:形成平整的、光洁的涂层;
5、润湿剂:提高润湿性能;
6、分散剂:促进颜料的分散;
7、流变助剂:提供良好流动性和流平性;
8、增稠剂:增加粘度;
9、防腐剂:防止涂料贮存过程中发生霉变;
10、香精;
11、着色剂:使涂料具有所需颜色;
12、填料:增加固体分并降低成本;
13、PH调节剂:使涂料稳定;
14、蜡乳液:提高涂料的抗划伤性和改善涂料的手感。
15、特殊添加剂:增加涂料的特殊性能,如防锈或防水等;
16、离子水。
油墨的主要成分是聚合性预聚物、感光性单体、光引发剂、辅助成分是着色颜料、填料、添加剂(流平剂、阻聚剂)等
1、聚合性预聚物
聚合性预聚物是决定UV光油涂层性能的重要成分,是UV油墨中的最基本成分,是成膜物质,性能对固化过程和固化后墨膜的性质起着重要作用一般根据骨架结构来分类骨架结构影响涂层硬度、耐摩擦性、附着性、耐光性、耐化学品性和耐水性等
预聚物从结构上看,齐聚物都为含有“C=C”不饱和双键的低分子树脂,如含有丙烯酸酰基、甲基丙稀酰基、乙烯基、烯丙基等等主要有环氧丙烯酸酯树脂、聚氨酯丙烯酸酯树脂、聚酯丙烯酸酯树脂、聚醚丙烯酸树脂、聚丙烯酸丙酯、不饱和聚酯树脂等几种树脂类型而在同样的条件下,光固化速度丙烯酰基最快,故齐聚物大都为丙烯酸树脂
2、感光性单体(活性稀释剂)
UV油墨和UV光油在涂布时需要有适应涂布机的粘度,一般是通过添加20%~80%的单体来降低预聚物的粘度,同时单体自身发生聚合,成为固化膜的一部分
活性稀释剂也叫交联单体,是一种功能性单体,其在油墨中的作用是调节油墨的粘度、固化速度和固化膜性能活性稀释剂结构上也含“C=C”不饱和双键,可以是丙烯酰基、甲基丙稀酰基、乙烯基和烯丙基鉴于丙烯酰基光固速度最快,因此目前使用的活性稀释剂大多是丙烯酸酯类单体由于含有丙烯酰基的数量不同,可分为单官能团、双官能团三类,各类官能团活性稀释剂的释放效果和固化速度都不同一般来说,官能度愈多,固化速度愈快,但稀释效果愈差
传统的活性稀释剂,如苯乙烯、第一代丙烯酸酯单体等,他们的毒性很强,有些丙烯酸酯类单体对皮肤有很强烈的刺激作用为了减少活性稀释剂对皮肤的刺激性,通常有两种方法:一是采用环氧乙烷,环氧丙烷和已酯开环聚合增加单体分子量;二是改变单体酯基结构;还有一种就是改变以前使用醇酯化方法在采用醇加成到丙烯酰基上,使多官能度单体皮肤刺激性大大降低,如新戊二醇二丙烯酸酯采用酯化合成时,PH值(皮肤刺激性指数)为496,而采用加成法合成时,PH值降为03
最近,开发出了一些性能很好的单体,如:烷氧基丙烯酸酯、碳酸单丙烯酸酯、咪唑基单丙烯酸酯、环碳酸酯单丙烯酸酯、环氧硅酮单体、硅酮类丙烯酸酯以及乙烯基醚类单体等选择单体时,要遵循以下原则:
a、粘度低,稀释效果好;
b、固化快;
c、在材料上有良好的附着性;
d、对皮肤刺激性小,毒性小;
e、在涂层中不留气味
3、光引发剂
光引发剂是能吸收辐射能,经过化学变化产生具有引发剂聚合能力的活性中间体的物质,也是任何UV固化体系都需要的主要成分光引发剂可分为夺氢型和裂解型;夺氢型是需要和一含活泼氢的化合物(一般称助引发剂)相配合,通过夺氢反应,形成自由基,是双分子光引发剂;裂解型是光引发剂受激光发后,分子内分解为自由基,是单分子光引发剂
(1)夺氢型:以二甲苯酮(BP)为例,单独使用二苯甲酮时,不能使烯类单体进行光聚合,要其成为光引发剂需求是不同的其反应机理是不同的烷基和芳基,从醇和醚中提取氢原子时,氧气很容易淬灭激发态的二苯甲酮而从胺中提取氢原子时,由于酮形成激发态后马上与胺形成激发态的络合物,避免了向氧分子的能量转移,所以胺体系不易为氧气淬灭,与醇醚体系相比,也减少了向单体发生能量转移的可能型因此,在实际应用中,一般采用胺体系除二苯甲酮外,这类光引发剂还有蒽醌类合硫杂蒽酮类,如常用于UV油墨中的有2-异丙基硫杂蒽酮
(2)裂解型:以安息香醚类为例,安息香醚曾是实际应用最广的一种光引发剂,其特点是激发态克直接分解成两会总自由基生成的游离基都可以引发单体聚合安息香醚的激发态寿命短,不易为氧气淬灭,也不能为苯乙烯所淬灭,所以可用于苯乙烯的聚合但安息香醚即使不见光也有不同程度的热分解,贮存稳定性不好,一般要加稳定剂和阻聚剂,目前常用的是安息二甲香醚
选择光引发剂应遵循的原则:
a、对UV范围的光量吸收效率高;
b、相对稳定性好;
c、成本低
4、其他助剂
助剂主要是用来改善油墨的性能,UV油墨中常用的助剂有稳定剂、流平剂、消泡剂、分散剂、蜡等
(1)稳定剂:稳定剂是用来减少存放时发生热聚合,提高油墨储存稳定性常用对苯二酚、对甲氧基苯酚、对苯醌、2,6-二叔丁基甲苯酚等
(2)流平剂:流平剂是用来改善油墨层的流平性,防止缩孔的产生,使墨膜表面平整,同时也增加了油墨印刷的光泽度
(3)消泡剂:消泡剂是用来改善油墨层的流平性,防止缩孔的产生,使墨膜表面平整,同时也增加了油墨印刷的光泽度
(4)分散剂:分散剂能使油墨中的颜料于连结料很好低润湿,使颜料在油墨中有很好的分散性,缩短油墨制造时的研磨时间;降低颜料的吸油量,以制造高浓度的油墨;防止油墨中颜料颗粒的凝聚合沉淀分散剂一般是表面活性剂
(5)蜡:蜡主要作用是改变油墨的流变性、改善抗水性合印刷性能(如调节粘性),减少蹭脏、拉纸毛等弊病,并可在干燥后的墨膜表面形成一光滑的蜡膜二提高印刷品的耐磨性等在UV油墨中,蜡还起阻隔空气,减少氧阻聚作用,有利于表面固化但在油墨中加入过量的蜡和选错蜡的品种,会降低油墨的光泽,破坏油墨转移性能,延长干燥时间
涂料一般由四种基本成分:成膜物质(树脂、乳液)、颜料(包括体质颜料)、溶剂和添加剂(助剂)。
1成膜物质是涂膜的主要成分,包括油脂、油脂加工产品、纤维素衍生物、天然树脂、合成树脂和合成乳液。成膜物质还包括部分不挥发的活性稀释剂,它是使涂料牢固附着于被涂物面上形成连续薄膜的主要物质,是构成涂料的基础,决定着涂料的基本特性。
2助剂如消泡剂,流平剂等,还有一些特殊的功能助剂,如底材润湿剂等。这些助剂一般不能成膜并且添加量少,但对基料形成涂膜的过程与耐久性起着相当重要的作用。
3 颜料一般分两种,一种为着色颜料,常见的钛白粉,铬黄等,还有种为体质颜料,也就是常说的填料,如碳酸钙,滑石粉。
4 溶剂包括烃类。溶剂(矿物油精、煤油、汽油、苯、甲苯、二甲苯等)、醇类、醚类、酮类和酯类物质。溶剂和水的主要作用在于使成膜基料分散而形成黏稠液体。它有助于施工和改善涂膜的某些性能。
根据涂料中使用的主要成膜物质可将涂料分为油性涂料、纤维涂料、合成涂料和无机涂料;按涂料或漆膜性状可分溶液、乳胶、溶胶、粉末、有光、消光和多彩美术涂料等。
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