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多年以前,我参加一个涂料供应商的研讨会。一个德国的公司,既生产树脂,也做一些流平剂。一个德国专家当时说出了这样一句话:“最好的配方,是无助剂的配方!”这个说法当时令我感慨万千,也与暗夜销魂大侠的讲法不谋而合。但他们当时是为了推广一个功能性树脂,这款树脂有防沉功能(其实就是SCA改性),有流平功能(引入硅氧烷),有润湿分散的功能(引入极性基团),总之一个字:好!就是好!
要论证这个讲法,我们首先要认识到,为什么要加助剂?
加助剂,是因为现有的配方有缺陷!例如颜料分散不好,发生絮凝了,颜色展色性不好,我们需要加入润湿分散剂;流平差了,有桔皮,我们加入流平剂;耐候性不佳,怎么办呢?我们加入紫外光吸收剂和受阻胺光稳定剂;泡沫多了,我们加入消泡剂;附着力太差了,我们加入附着力促进剂、硅氧烷偶联剂;有沉淀了,我们加入防沉剂…
是否有一个树脂——即使加上所有活性基团做改性——能同时具有以上所有的性能呢?是否具有了以上所有性能就不会引起其它缺陷呢?
不可能!不可能有这样的树脂!或者即使有了,价格因素也是绝大多数人所不能接受的。所以,德国人讲的,仅仅是一个概念。在涂料的组份中,助剂,好比烧菜的油盐酱醋,没有它们,我们照样吃饭,可是我们吃不好!
那么,是不是只要发现什么缺陷,就加入相应的助剂呢?所谓的“对症下药”,是不是可行呢?比如说,泡沫多了,我们加消泡剂;发现又缩孔了,我们加入抗油剂;发现影响附着力了,我们再加入附着力促进剂…
要讨论这个话题,又要讲到每个助剂的协同效应了。
从制漆的最早部分开始吧——制造色浆。一般来说,需要加入分散剂。分散剂的筛选就是一门很深的学问,我在这方面研究多年,也只触些皮毛而已。但颜料有好的分散和稳定,不发生絮凝,将会对很多性能产生影响。例如颜料不絮凝,粒子不会变大,便更倾向于布郎运动,重力作用会减弱,故而具有一定的防沉效果(例如图1是混研磨色浆采用不同的分散剂,经过贮藏后的防沉效果),也就是说,防沉剂可以不加或少加了!
颜料分散稳定了,浮色发花的现象也会减轻,那么防浮色发花剂或降低表面张力的有机硅流平剂就可以少加了。(例如图2 采用不同分散剂,贮藏后的罐内浮色发花现象有明显差异)
分散的效果越好,涂膜的光泽一般会越高,颜色也越鲜艳(对于黑漆,则是黑度越高),那么,有时候,也可以省下增光剂、荧光增白剂吧?
分散剂还对粘度产生很大影响,例如图3,是相同的配方加入不同的分散剂,粘度的差别就很大;那么,有时候增稠剂是否可以少加呢?
分散的好坏还会直接影响漆膜的流平。一般来说,分散的效果越好,流平效果也会越佳。例如图4,采用不同的分散剂,除了颜色产生极大的差异外,流平性也有差别,这在刷涂或辊涂的涂料中表现更加明显一些;
除此之外,分散剂还对透明度、遮盖力甚至颜料的耐候性产生一定的影响;如果做得好了,便是良性的影响,那么便是分散剂所产生的协同效应;
以上讲的是协同效应,但是不是和别的助剂也有矛盾呢?也先讲一讲分散剂好了。
大家都知道BYK-104S吧?类似的产品有EFKA-5065,德谦904S,这是一种受控絮凝类的分散剂,分子中含有三个羧基基团,形成Y形结构,其中一个或两个会和颜料尤其是无机颜料亲和,另一个(或两个)会与其它分散剂形成氢键结构。所以,这种分散剂会有增稠、触变及稳泡的效果。也就是说,它具有一定的防沉、防流挂及防浮色发花效果,但对消泡不利。另外,这种分散剂中含有少量有机硅,对于重涂尤其是卷材涂料体系,不是非常有利。
再比如,普通的高分子分散剂结构如图5,分散剂的锚定基团比较分散,并不会全部吸附在颜料表面。(CFRP类分散剂要好多了)这些锚定基团多是一些极性基团。所以,如果分散剂过量使用,势必会对涂膜的其它性能产生影响,例如耐水性、耐化学品性、耐溶剂性或耐候性。
偶在论坛的一个贴子里曾提过,多年前在醇酸氨基黑烤漆中,使用过一支分散剂,性能及展色力均不差,当时一时大意没有检测漆膜性能,因为以前采用别的分散剂时已经检测过了。结果送到客户那里试样,大面积剥落——这支分散剂在该体系中严重影响附着力!!
再谈一谈消泡剂。为什么加入消泡剂?因为有泡沫!为什么有泡沫?因为有表面活性剂!为什么有表面活性剂?因为分散剂、流平剂中(当然,还有其他组份中)含有!也就是说,有些分散剂及流平剂稳泡!
然而加入消泡剂就一定解决了吗?例如EFKA-2020、BYK-052,两支消泡效果非常优秀的消泡剂,然后,如果直接加在涂料中而没有经过充分的研磨或高速分散,就很容易引起缩孔。相对安全的消泡剂,其消泡效果又不完全好。矛盾,就是矛盾!
消泡剂与体系之间多有些不相容,那么,势必会对光泽以及流平产生此许的小影响(有时候是大影响)。
再讲一讲流平剂,例如BYK-306,大家都非常熟悉了,流平效果非常好,然而稳泡,这就是矛盾了。再比如说BYK-354,EFKA-8385,丙烯酸酯的流平剂,然而具有一定的消泡效果,那么这便是协同效应了。
再说到防沉剂吧,例如6900聚酰氨腊,很好的东西,不但防沉效果好,用在铝粉漆里还有定向作用,协同效应!用得不好可能影响流平,可能稳泡,还可能返粗!
所以,助剂并不在于用最好的,最合适永远是最对的!好的东西用得不好了,再好也是白好;不好的东西用好了,往往能发挥神奇的功效!
极致的应用助剂的例子:分散剂选对了,漆膜流平也好,不稳泡,展色性好,降粘好,还不沉降;加入合适的流平剂,流平效果更好了;消泡剂——不需要!防沉剂——不需要!防浮色发花助剂——不需要!防缩孔剂——不需要!…
反面的例子是:首先分散剂用得就不好,流平不好了,加流平剂;稳泡了,加消泡剂;沉降了,加防沉剂;消泡剂加入后缩孔了,加抗油剂;抗油剂加了一段时间,流平又差了,再加抗油剂;污染环境及其它涂料了,都加抗油剂…
掌握好了助剂之间的协同与矛盾,你可以节省很多成本,可以做出更好的涂料。记得《射雕英雄传》里黄蓉为了让洪七公教郭靖武功,竭力做些美味来吸引他。最后做的是青菜和豆腐,郭靖很奇怪,青菜豆腐有什么花样?洪七公说了,青菜豆腐做好了,才最显厨艺!青菜豆腐做好了,才是做厨师的最高境界!
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