水性集装箱涂料的动态表面张力解决方案

data-full-width-responsive="true"> 0 前 言随着国家对涂料行业环保治理要求的提高和国内集装箱生产企业的自律性提高，自2016开始，国内水性集装箱涂料的应用开始迅猛发展，原来溶剂型集装箱涂料生产企业也开始积极开发水性集装箱涂料。但是在水性化的过程中，生产线施工性能依然是水性集装箱涂料面临的技术难点之一。目前集装箱涂料在施工过程中采用高压无气喷涂,要求涂料进行湿碰湿的施工工艺，施工速度较快，生产节奏最快的生产线达到3 min的节奏。相对而言，水性涂料在施工方面的问题却比溶剂型涂料复杂得多，而很多复杂问题如缩孔、起泡、浮色等弊病更容易出现在水性涂料体系中，而溶剂型涂料就比较轻微。这种差异的很大原因归结于水与溶剂的表面张力存在较大区别，所以在同种施工条件下必将导致不同的结果。涂料对基材表面的润湿是涂膜得到良好铺展并附着的前提，是影响涂层表面效果的决定性因素。根据表面化学理论可知，液体润湿基材需要满足液体表面张力小于基材表面张力这一条件。在水性涂料体系中，由于水的表面张力较高为72 mN/m，要达到这一条件需要往水性涂料中加入表面活性剂来调整涂料的表面张力，使其低于基材的表面张力，从而保证润湿性能。本文从水性集装箱涂料生产线施工过程中的表面行为分析入手，通过控制水性集装箱涂料的动态表面张力来满足水性集装箱涂料对生产线施工过程的适应性。1 水性集装箱涂料施工过程中动态表面张力的重要性11 喷涂过程的表面行为分析在水性集装箱涂料施工过程中，涂料自喷枪口喷出后会发生表面状态变化，见图1、图2。如图1所示，水性涂料自喷枪口雾化喷出后将会在一段时间内到达基材表面，这个时间可以计算如式(1)：t=D/v (1)式中：t涂料飞行时间，s；v涂料飞行速度，m/s；D喷枪口至基材表面的距离，m。如图2所示，水性涂料自喷枪口雾化喷出后，总的表面积会发生较大变化，假设一滴涂料被分成n个体积均等的小液滴，则总表面积S如式(2)：式中：S喷雾后液滴总表面积，m2；S0喷雾前液滴的表面积，m2。因此，水性集装箱涂料在喷涂过程中，涂料表面积S的变化和涂料施工允许的飞行时间t将对施工性能产生很大的影响。12 动态表面张力水性涂料配方中通常会加入表面活性剂来降低介质水的表面张力，假设在喷雾后涂料液滴的瞬间表面张力为0，经过喷雾以后由于比表面积急剧变化，将引起涂料液滴内部的表面活性剂向表面迁移，以便于降低液滴的总表面能，所以必将引起表面张力变化。可以用来表示，那么存在如式(3)关系：式中：0离开喷枪瞬间的液滴表面张力，mN/m；液滴飞行过程中任意时刻表面张力，mN/m。由于表面张力是一个随时间变动的数值，所以称之为动态表面张力。因为表面活性剂迁移至液滴表面，表面张力就会降低，所以直到液滴落到基材表面的整个飞行时间内，表面张力都在不断减小，如果液滴到达基材表面需要的时间为t1，那么此刻涂料的表面张力1就是0减去表面张力在此过程的变化值。令基材的表面张力为基材，所以涂料在基材表面的作用满足条件：基材＞1 涂料可以润湿基材，涂膜能够连续；基材＜1 涂料不能润湿基材，涂膜发生收缩。对于集装箱施工过程中的立面作业面而言，涂料抵达基材表面时的表面张力如果高于基材的表面张力将会导致涂料滚落或流淌等不良现象，引起表面弊病和涂料浪费。