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水性色精:【产业观察】涂料水性化来袭,技术怎么准备?
发布时间:2019-09-09

“水性涂料生产企业十年磨一剑,如今该亮出来了。”中国水性木器涂料技术联盟秘书长朱延安近日接受中国化工报记者采访时表示。环保新政越来越严苛,消费者健康意识不断增强,高VOCs涂料似乎已山穷水尽。但据中国化工报记者了解,在木器涂料中,水性化比例远低于10%。这除了下游企业接受程度不高外,水性涂料应用成本和产品性能仍不尽人意也是主要原因。面对全面来袭的水性时代,对配套的树脂、着色系统、助剂等提出了哪些新的要求?原材料生产企业该如何应对?中国化工报记者进行了广泛采访。


树脂研发应成体系


万华化学集团股份有限公司市场服务经理杨欢认为,木器漆进一步的油转水,技术上主要面临以下挑战:一是漆膜硬度不足,二是难以达到全封闭效果,三是木材胀筋问题,四是干燥过程受环境影响较大。中国化工报记者采访了解到,涂料的性能大部分是由树脂来实现的。木器涂料的水性化关键取决于水性树脂的性能和成本。


杨欢指出,家具使用的领域不同,对涂料性能要求各异。比如,户外家具要求涂料耐水及水白,对耐候性、柔韧性要求高;室内家具对硬度、外观、耐化学品性、机械性能要求高。这就需要有针对性地选择不同的树脂体系进入配方设计。从树脂角度讲,油性涂料树脂也有很多分类,如硝基漆、PU漆、UV漆等。之前木器涂料使用的树脂大多是丙烯酸乳液,虽然成本低、干燥快、打磨性好,但是性能单一,很难与上述油性涂料媲美,因此需要有更多的水性树脂体系来形成整体效应以替代油性树脂。如何提高性能,如何降低干燥过程中漆膜对环境的敏感度,如何解决胀筋问题,如何提高水性树脂对木材的润湿性,都有待于树脂供应商解决。目前已成功开发出的PUD、PUA、水性UV、水性双组分等体系,让下游用户已经有了更多选择的余地。


河北晨阳工贸集团有限公司副总经理花东栓接受采访时表示,化工新材料发展日新月异,对水性涂料性能优化提供了有力保障。目前国内采用得比较多的还是欧宝迪、帝斯曼等跨国公司的水性树脂。国内企业生产的水性树脂产品在性能指标稳定性方面还有提升的余地。“比如,乳液生产中温度的控制十分关键,如果温控设备不敏感,就会有较大范围的温度波动,导致批次间性能差异在允许误差之外。国内企业在成品检测手段、生产控制手段方面和国际生产商相比还有较大差距。目前已有一些企业在引进国外生产装置,实施全自动化控制。只有设备自动化程度高了,控制精密了,产品性能指标才能稳定,下游企业也才能生产出稳定的产品。”花东栓说。


着色系统要通水性


由于溶剂不同,水性涂料在着色系统上的需求与油性涂料有着较大差异,这就催生了水性着色系统的研发热。


据东莞彩之虹化工有限公司技术工程师舒晗介绍,色精是涂料工业里透明颜色的着色方案,在水性涂料应用过程中扮演着越来越重要的角色。好的水性色精不仅需要与水性涂料有良好的相容性,而且所用色粉也要有较好的耐火性、耐温性、耐色迁移性和足够的鲜艳度,在性能上具有溶剂型产品的所有特性,才能更好地被用户接受。


目前市场上用于水性体系的透明着色系统,主要有酸性染料和金属络合物色精两大体系。酸性染料容易和弱碱性的水性涂料发生反应,并且易褪色。之前的金属络合物色精需要有机溶剂的溶解,成本较高。为适应水性涂料的应用,彩之虹公司开发了CH-W121水性黄色精、CH-W721水性棕色精、CH-W823水性黑色精、CH-223水性橙色精等系列着色产品。这些水性色精中的金属络合物颜料,在水性体系中不是完全相溶的状态,而是一种稳定的分散状态。


业内专家指出,色浆也是水性涂料着色系统中的一大类产品。随着涂料的水性化,能与水性涂料配套使用的色浆未来发展空间很大。水性透明色浆主要用于木材着色和较高档汽车的面漆上。木器格丽斯在使用透明色浆后,可以很好地展现木纹,提升木器档次。在汽车涂料中透明色浆配合铝银色浆和珠光颜料使用可提高汽车涂料的效果。水性实色色浆在水性工业涂料着色系统中应用范围最广,其性能好坏与颜料本身的耐光性、耐候性、耐化学性有很大关系。

随着未来水性涂料用量不断增大,水性着色系统也将越来越成熟,可为下游用户提供更多个性化的解决方案。


助剂品类需添新兵


据了解,水性涂料与油性涂料主要区别在溶剂。涂料成膜、流动与流平、漆膜性能都与溶剂有着密不可分的关系。油性涂料溶剂种类多,可视需求调整溶剂,而水性涂料只有水和少量共存溶剂,难以达到油性涂料的成膜性、流动与流平性,需要添加助剂调节。


记者采访了解到,从理论上说,水性乳液由于拥有更高的相对分子质量,可以获得比油性体系更好的物化性能。但由于油性体系的原材料已发展得很充分,技术研发人员可以通过特殊原材料选择、或者助剂来获得超高性能的涂层。相比之下,水性产品还不是很丰富,也没有性能超众的乳液可供选择,正确使用成膜助剂,搭配适合体系的助剂来改善漆膜性能就显得十分关键了。


可以预见的是,随着油转水的进程加快,将涌现出一批适合水性涂料用的新型成膜助剂、流变助剂、流平剂、交联剂、功能性填料。


此外,由于水性木器涂料配方中含有大量有机物质,非常适合微生物的生长,微生物黏液会分解木器涂料中的成分,影响产品的流动性等性能,导致产品变质,影响使用。因此,控制微生物生长非常必要,罐内防腐剂需要具有如下特点:广谱抗菌,pH适用范围广,满足工艺条件下的防护要求,操作安全,相容性良好,添加量低,符合相关法规要求。(中国化工报)



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