0前言

水性工業(yè)涂料是以水為分散介質(zhì)，廣泛用于汽車、機(jī)電、輕鋼、工業(yè)設(shè)備等領(lǐng)域。因其優(yōu)異的環(huán)境友好特性，可替代傳統(tǒng)的溶劑型涂料而備受工業(yè)涂裝領(lǐng)域的青睞，在涂料行業(yè)的發(fā)展中一直占有重要地位。浸涂工藝相對于有氣噴涂、無氣噴涂等，具有涂裝工藝操作簡單、無漆霧、對環(huán)境更加環(huán)保等特性，對操作工人技術(shù)性要求也更低，因此浸涂工藝就成為工業(yè)涂料涂裝方式的主流。由于浸涂工藝要求涂料的黏度相對較低，故也會帶來諸如上膜厚難、上下膜厚不均勻等問題，而這些問題直接與涂料的流變特性緊密相關(guān)，對涂料流變性的研究目前主要是針對簡單剪切，對純剪切的研究很少。水性工業(yè)涂料的增稠及其聚氨酯締合型增稠劑的增稠機(jī)理如圖1、圖2所示。

涂料領(lǐng)域增稠劑類型有堿溶脹、疏水改性堿溶脹、纖維素醚類、聚氨酯類締合增稠劑（HEUR）等類型；考慮到工業(yè)涂料對耐水、耐鹽霧性等耐性要求更高，所以優(yōu)選聚氨酯類締合增稠劑；聚氨酯類締合增稠劑是非離子憎水改性環(huán)氧乙烷聚氨酯嵌段共聚物，具體的化學(xué)結(jié)構(gòu)式如圖1所示。聚氨酯類締合增稠劑可分為3個部分，兩個末端疏水性鏈段，兩個氨基酯和一個長鏈親水鏈段。長鏈親水鏈段多為水溶性較好的聚氨酯或聚醚二醇鏈段，親水鏈段和疏水鏈段之間由穩(wěn)定的氨基甲酸酯基團(tuán)連接。聚氨酯類增稠劑的增稠機(jī)理如圖2所示，其特殊的“親油、親水、親油”形式的三嵌段聚合物結(jié)構(gòu)，使得每個增稠劑分子的親水鏈段可以與水相中的水分子形成氫鍵締合。聚合物上的末端疏水基團(tuán)又可以吸附在乳液或顏料顆粒表面，在顆粒之間形成橋一樣的鏈接，從而形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，直接影響了體系的黏度特性。

本文主要討論兩種不同類型的聚氨酯增稠劑的低剪、中剪流變行為對上述問題的影響規(guī)律，確定兩種增稠劑的比列對浸涂工藝性能的影響。

1實(shí)驗(yàn)部分

1.1實(shí)驗(yàn)用原材料以及儀器設(shè)備（見表1、表2）

1.2水性工業(yè)浸涂漆的制備

1.2.1水性涂料基礎(chǔ)配方

水性工業(yè)浸涂漆實(shí)驗(yàn)配方見表3。

對增稠劑的增稠效果影響比較大的是分子中含有的至少兩個末端疏水鏈段這中間親水鏈段的親水性及分子量。增稠劑RM-12W含有大量的環(huán)糊精，為低剪增稠劑，對低剪應(yīng)力下的黏度貢獻(xiàn)較大，可有效防止涂料在儲存過程中的沉降現(xiàn)象；增稠劑RM-8W為中剪增稠劑，對中剪應(yīng)力下的黏度貢獻(xiàn)較大，可以提供流動和流平性。

為了實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性，將兩種聚氨酯增稠劑按質(zhì)量比例進(jìn)行預(yù)混，兩種聚氨酯型增稠劑的比列見表4。

1.2.2制漆工藝

（1）漿料：將配方量的水、分散劑、pH值調(diào)節(jié)劑、消泡劑、顏填料、防塵劑加入到振蕩罐中，開啟振蕩機(jī)高速振蕩30min至細(xì)度低于30um用200目濾布過濾待用；

（2）基料：將配方量的乳液、水、pH值調(diào)節(jié)劑、成膜助劑、防閃銹劑、消泡劑、流平劑在攪拌狀態(tài)下依次加入燒杯中，并充分?jǐn)嚢?span>25～35min，用200目濾布過濾待用；

（3）調(diào)漆：將配方量的漿料、基料攪拌均勻，加入不同配比的聚氨酯增稠劑，調(diào)整黏度至80～85KU即得水性工業(yè)浸涂原漆。浸涂操作時加入約20%水，涂-4^?杯黏度調(diào)至30s左右即可；增稠劑正交配比見表4。

1.3性能測試

（1）將原漆加水調(diào)整至涂涂-4^?杯黏度調(diào)至30s；浸板并測試干燥后的上下膜厚差；

（2）使用旋轉(zhuǎn)粘度儀測試浸涂漆觸變指數(shù)：依據(jù)GB/T2794-1995《膠黏劑黏度的測定》，采用NDJ-4型旋轉(zhuǎn)黏度計(jì)，選用2檔轉(zhuǎn)速（6r/min和60r/min）,測試室溫下樣品的黏度觸變指數(shù)TI=n6/n60。

（3）用流變儀進(jìn)行三段式測試模式，測試浸涂漆流變響應(yīng)。在..個時間段內(nèi)，采用低剪切速率首先評估涂料初始黏度；然后在第二段，通過高速剪切，破壞結(jié)構(gòu)；接著在第三個時間段內(nèi)，重新采用低剪速率，評估結(jié)構(gòu)恢復(fù)的情況。

2結(jié)果與討論

2.1觸變指數(shù)與浸涂.終膜厚的影響

圖3為本實(shí)驗(yàn)浸涂工藝示意圖，其中，a為工件進(jìn)入工業(yè)涂料的過程，b為在工業(yè)涂料槽缸中的狀態(tài)，c為工件離開工業(yè)涂料的過程，d為工件完全離開工業(yè)涂料容器之后漆業(yè)流平的狀態(tài)。

表5為兩種增稠用量及比例對剪切黏度觸變指數(shù)及膜厚的影響。

從表5可以看出，不同增稠比例搭配對.終膜厚的影響，隨著增稠劑RM-12W占比增多，水性工業(yè)涂料觸變指數(shù)呈增加的趨勢，.終上下膜厚也呈現(xiàn)出增加的趨勢。這種浸涂工藝屬于低剪切行為，而增稠劑RM-12W正好屬于低剪增稠劑，增稠劑RM-12W占比增加，觸變性增加，在浸涂工藝流程c步驟時涂料的觸變性越高，基材向上提出液面時，附著于基材的漆量越多，導(dǎo)致.終膜厚呈增加的趨勢。即實(shí)驗(yàn)7^?聚氨酯增稠劑比例為m（RM-12W）: m（RM-8W）=5:1浸涂膜厚.高。

2.2兩種增稠劑配伍對浸涂涂料流變行為及.終上下膜厚差的影響

從圖4可知，隨著增稠劑RM-12W在增稠劑占比中的增加，.終涂膜呈現(xiàn)越來越厚的趨勢。但是從圖5看出，隨著增稠劑RM-12W占比的增多，上下膜厚差呈現(xiàn)先降低后又增大的趨勢；上下膜厚差在實(shí)驗(yàn)4^?出現(xiàn).小值，即RM-12W與RM-8W的質(zhì)量比列至1:1時膜厚差達(dá)到.小。

采用流變儀對浸涂工業(yè)涂料進(jìn)行三段式測試，由圖4還可以看出：

（1）在..階段低剪切速率下呈現(xiàn)出的黏度隨增稠劑RM-12W的增加黏度明顯增加的趨勢；

（2）第二段為高剪切速率的過程，旨在破壞增稠劑之間或增稠劑與乳液、粉料之間的締合結(jié)構(gòu)，由于未加入高剪增稠劑該段的黏度較低；

（3）第三段為模仿施工中浸涂件離開漆液后的黏度恢復(fù)過程。由圖4^?可明顯看出，480s處即停止高剪的瞬間，瞬時黏度恢復(fù)的效率隨增稠劑RM-12W的增加先增長后降低，在實(shí)驗(yàn)4中的瞬時黏度恢復(fù)效率.高，實(shí)驗(yàn)7^?瞬時黏度恢復(fù).慢。這是由于該階段是浸涂工藝流程d中增稠劑重新構(gòu)建締合結(jié)構(gòu)的過程，也是涂料浸涂剪切變稀后黏度恢復(fù)的過程。締合結(jié)構(gòu)構(gòu)建得越快，浸涂工件上漆液自上而下停止流動的時間越短，從而上下涂膜的厚度差越小，即實(shí)驗(yàn)4聚氨酯增稠劑比例為m（RM-12W）：m（RM-8W）=5:1時相對膜厚適中、成膜較為均勻，上下膜厚差.小。

3結(jié)語

根據(jù)本實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) 確定了兩種不同種類的聚氨酯增稠劑對浸涂的影響。對水性工業(yè)涂料浸涂領(lǐng)域有著實(shí)用性和參考性。并從側(cè)面反映了使用流變儀采用三段式測試方法對浸涂工業(yè)涂料進(jìn)行黏度表征的實(shí)用性。對水性工業(yè)涂料進(jìn)行純剪切的研究將是解決水性工業(yè)涂料領(lǐng)域流平、流掛、上下膜厚差等應(yīng)用問題的基礎(chǔ)研究方向。