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水性色浆在双组分水性聚氨酯涂料中的应用研究
随着人们生活的日益丰富，对消费品的要求不断提升。人们不仅仅只注重产品的使用质量，而且更加关注产品的环保性能。我国作为全球3C 电子消费品的主要涂装制造基地，国际品牌公司起初只是对涂装产品上的涂膜提出环保要求；如今，随着人们环保意识的不断增强，不仅对产品涂膜有环保要求，而且希望涂装过程也使用环保型涂料。为了满足产品制造的需求，推动环保型涂料的发展，我们积极进行了水性涂料的应用研究工作。通过对水性色浆的配制工艺及其在双组分水性聚氨酯涂料中的应用研究，积累水性涂料配制经验，并在3C 电子消费品行业推动水性涂料的应用。
1 实验部分
1.1 原材料
实验用原材料见表1。
1.2 分散剂的选择
分散剂选用实验配方见表2。不同分散剂研磨色浆性能评定见表3。
由表3 可见：配方F4 经研磨后，TMP=25℃的贮存稳定性较配方F1、F2、F3 好，故选择使用Disperbyk-194作为研磨分散剂。
1.3 色浆配制工艺的选择
色浆配制工艺配方见表4。
采用0~50 μm、0~15 μm 刮板细度计评定研磨色浆细度，结果见表5。
由表5 可见：配方F7 比F5、F6、F8 生产工艺具有更高的色浆研磨时效性，故选择配方F7 生产工艺。采用粒径仪评定粒径分布，结果见图1。
配方5、6、7、8 配制色浆的表面张力见表6。
1.4 色漆配制
采用配方F5~F8 白色浆配制白色亚光漆，其配方见表7。
表7 色漆制备配方
Table 7 The formulation of paint
1.5 粉体在分散过程中的注意事项
实心体粉料（R-902 钛白粉、MF-5110 蜡粉）的密度与粉体质量和体积比一致；空心体粉料（OK-520消光粉、AEROSIL 200 气相二氧化硅）的密度与粉体质量和体积比不一致。粉体的分散效率与液体向粉体间隙渗透速率相关，可用Washburn 方程来解释：
V=dh/dt=rσcosθ/C2×2ηh=rW/C2×2ηh
式中，h—经过时间t 液体的渗透深度；r—毛细管半径；σ—润湿液体的表面张力；η—液体黏度；θ—润湿角；C—结构系数；W—润湿能量（热能）。
粉体分散过程中，漆液的温度会持续上升，漆液黏度快速下降，导致漆液内部层间相对速度降低，分散效率降低，所以需要控制漆液温度。
粉体颗粒分散细度与防沉的关系：
V0—沉降速度；g—重力常数；ρ2—粉体颗粒密度；r—粉体颗粒粒径；ρ1—漆液密度；η—漆液黏度。
由上式可见：粉体颗粒的沉降速度与其粒径平方成正比，所以在原材料、配方一定的前提下，粉体颗粒的分散细度对涂料的贮存稳定性至关重要，在涂料制备过程中对其必须严格控制。粉体颗粒的分散程度最终决定了粉体颗粒的细度，直接影响涂膜表面效果。粉体颗粒分散细度较粗时，涂膜薄涂时粉料颗粒很容易裸露在涂膜之外，表面效果显得粗糙、不滑爽；而当粉体颗粒分散细度较细时，无论在涂膜厚涂与薄涂时，涂膜表面效果均不会有较大的差异，且不会出现由于粉体颗粒分散细度不足而产生的涂膜缺陷。采用表面张力仪评定色漆表面张力，结果见表8。
由表8 可见：色漆表面张力与粉料的分散细度没有直接关系，而涂料施工成膜过程中，粉体分散细度越好，流动性越好；反之，细度越差，流动性越差。
1.6 N-80 硬化剂配制
N-80 硬化剂配方见表9。
配方F11 在不同硬化剂比例、不同搅拌状态、不同干燥条件下的涂膜物性测试结果见表10。
2 结语
双组分水性聚氨酯涂料的固化配比设置与干燥工艺有紧密的联系，在一定程度上是单位时间H2O 在涂膜中的保有率决定了固化配比与最终的涂膜物性。固化配比必须紧密地与作业环境和作业工序相结合，才能得到性能优良的涂膜。
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