机械设备用水性防静电易清洁涂料的制备及性能研究

2021-12-21金晓岚梁琪琪

中国设备工程 2021年23期

金晓岚，梁琪琪

（河北金达涂料有限公司，河北石家庄 052460）

1 前言

随着我国制造业的不断提升以及人民对美好生活环境的向往，对工作环境提出了更高的要求。在工厂的生产车间、喷漆房、实验室、生产设备等，往往是工厂的6S管理的重灾区，工作环境残留的粉尘、油漆、原材料等，既难清理，又带有静电，产生巨大的安全隐患，严重影响了生产的效率和生命财产安全。

选用水性防静电易清洁涂料，是一种最新采用的可有效解决6S现场管理难题的措施，一般对2m以下墙面位置和机械设备上进行涂装。如喷漆房，现在普遍机械设备多采用透明塑料布缠绕，墙壁用塑料类的遮盖，生产时有很大的安全隐患，甚至火灾。使用水性防静电易清洁涂料涂装后，清理时仅用普通的清洗剂就可清理，极大地降低了安全隐患和人工成本。

基于此，本文阐述了水性易清洁聚氨酯树脂搭配具备长效防静电的助剂制备出一种水性防静电易清洁涂料，涂层具备优异的防腐性、耐候性、憎水憎油、防静电等，满足了长时间的6S现场管理的要求。

2 实验部分

2.1 实验原料

水性易清洁聚氨酯树脂、水性异氰酸酯固化剂、水性防涂鸦助剂、润湿分散剂、消泡剂、流平剂、抗静电剂、增稠剂、水。

2.2 实验设备及仪器

广州标格达实验室仪器用品有限公司：高速分散机、漆膜冲击器；海宁市盛博衡器有限公司：电子天平；广州标格达实验室仪器用品有限公司：智能斯托默黏度计、喷枪W-77，氙灯老化测试仪；北京奥德利诺仪器有限公司：接触角测量仪；上海现代环境工程技术有限公司：涂料比重杯；济南普创机电有限公司：动摩擦系数测定仪；上海太欧电子有限公司：防静电电阻测量仪。

2.3 涂料基本配方及制备工艺

（1）制备水性防静电易清洁涂料。将去离子水、各种助剂、颜填料按配方比例以一定的顺序加入分散容器中，研磨至细度小于25μm，制得无树脂水浆，然后按配方比例加入水性易清洁树脂、防涂鸦助剂、导电剂、其他助剂等低速分散10min混合均匀，用200目滤网过滤，制得A组分。

表1 水性防静电易清洁涂料参考配方

将水性异氰酸酯固化剂与助溶剂按配方比例加入干净的备料锅中分散至均匀状态，用200目滤网过滤，制的B组分。

（2）样板的处理与制作。将A、B组分按照计算好的质量比混合，搅拌均匀，使用去离子水稀释至适当的黏度，用W-77喷枪进行喷涂，喷涂后等漆膜表干，然后把样板水平放置于干燥箱中。然后在规定条件下进行养护，最后进行各项性能的测试。

3 性能检测

将样板、样块进行相关性能测试，水性防静电易清洁涂料的主要技术指标及测试结果如表2所示。

表2 主要技术指标及测试结果

4 结果与讨论

4.1 树脂对易清洁性能的影响

水性涂料要达到长效的易清洁功能，需要树脂具有极低的表面张力，同时，要具备良好的防腐蚀耐老化性。本实验采用了三种方案，1#为改性氟树脂，2#为改性有机硅树脂，3#为高羟的易清洁聚氨酯树脂。通过实验对比，3#易清洁树脂的水接触角和动摩擦系数，防涂鸦性最好。详见表3。

表3 树脂对涂料性能的影响

4.2 防涂鸦助剂对涂料易清洁性能的影响

防涂鸦助剂的选择和用量是影响涂料易清洁性能的关键影响因素。现市售的防涂鸦助剂一般为含羟基有机硅改性聚丙烯酸酯溶液或改性聚二甲基硅氧烷，其中含有羟基聚二甲基硅氧烷或带有羟基官能团的硅酮聚丙烯酸酯等。这些助剂用量一般为总配方量的5%～10%时，易清洁性能最好。见表4。

表4 防涂鸦助剂添加量对涂鸦性能的影响

4.3 配套底漆的选择

机械设备用水性防涂鸦抗粘贴涂料由于使用环境不同其配套涂层也有所差异。当一般会采用水性环氧防静电底漆进行防腐，搭配水性防静电易清洁面涂进行使用。

机械设备上的面漆为聚氨酯涂料或聚酯粉末涂料时，也可以往上面罩一层水性防静电易清洁面漆或者水性防静电易清洁清漆。这种配套涂层有优异的自清洁性能，使仪器非常容易清洗，延长了使用寿命。

4.4 抗静电剂的选择

抗静电材料一般有导电炭黑、石墨烯、导电云母粉、碳纳米管等，但这些材料在涂料中影响涂膜的光泽、颜色，以及易清洁性能。本实验选用无色无味的水性导电聚合物，涂膜电阻可达到108Ω，施工后在涂膜中可以快速释放导电基团，从而达到优良的长效防静电性能。

4.5 清洁剂的选择

分别用墨汁、尘土、记号笔、自喷漆在水性防静电易清洁涂膜上污染。放置24h后用无绒棉布蘸满水、中性弱清洁剂、柑橘基清洁剂、酒精清理。结果如表5。

表5 不同清洗剂对易清洁性能的影响

5 结论

本项目通过大量的实验对比，结果表明，当选用水性易清洁树脂添加5%的防涂鸦助剂和防静电助剂、颜填料等，搭配异氰酸酯固化剂，制备的涂料性能最优，水接触角为110°，动摩擦系数＜0.1，耐乙醇＞50次，表面电阻108Ω。同时，用无纺布蘸柑橘基清洁剂或者酒精，清洁后涂膜性能光泽颜色不变，耐污性好，可以轻松地使机械设备达到6S现场管理的要求。