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螯合型水性催干剂的应用研究
吴文希 丁 奋 党常华 陈春申 顾圣杰 （上海涂料有限公司技术中心，上海 200062）
0 引言
随着人们环保安全意识的日益增强，世界石油链产品的越发稀缺，使得涂料水性化的发展与实现变成了可能及必然。但大量水的存在，不利于涂料的干燥，因为在自由基反应中，水起到转链剂的作用，造成漆膜干燥速度缓慢，外观不佳等弊病，因此需要添加催干剂来提高其干燥性能。最近开发的水性涂料在环保以及其他应用性能上表现出更多优点，但是传统催干剂在这些水性涂料中的性能表现欠佳。经过研究发现，使用螯合型水性催干剂可改善涂料的外观效果，并同时加快漆膜的干燥速度。众所周知，配位体，如邻菲罗啉或2，2- 双氮苯基能够使活性催干剂保持在更活泼的化合价，使其具有良好的催干性能，但是高成本和特定的应用范围限制了其在涂料中的大量应用［1］。本文采用性价比高的螯合型水性催干剂，通过一系列实验对这些螯合物的性能，如耐水解性，混容性进行了研究。实验结果表明：螯合型水性催干剂的性能较以往产品有明显改善，能在水性涂料中发挥良好的催干性能［2］。
1 实验部分
1.1 原材料
实验用乳液见表1。
实验用催干剂见表2。
1.2 主要仪器设备
707 摆杆式阻尼试验仪，英国SHEEN 公司；DISPERMAT 高速分散机，德国VMA 公司。
1.3 性能测试
1.3.1 清漆的制备
用高速分散机以600~800 r/min 转速一边分散稀释水性树脂，一边加入催干剂，直至其完全溶解。
1.3.2 漆膜的制备
涂漆前将试样搅拌均匀，如果试样表面有桔皮，则应除去。将玻璃板放在平台上，并予以固定，用60 μm 的线棒用力均匀且匀速划过玻璃板。实验方法参见GB 1727—1992。
1.3.3 漆膜的表干时间测定
用指触法测定漆膜的表干时间。以手指轻触漆膜表面，如感到有些发黏，但无漆黏在手指上，即认为其表面干燥，其时间即为表干时间。实验方法参见GB 1728—1979。
1.3.4 漆膜的单摆硬度测定
将制好的样板放置于恒温室［（25±2）℃，湿度（50±5）%］中养护7 d，在固定周期中，用707 摆杆式阻尼试验仪测定漆膜的单摆硬度。实验方法参见GB/T 1730—1993A 法。
2 结果和讨论
2.1 不同体系的应用试验
将催干剂按不同配比加入表1 所述4 种不同体系的水性乳液中，测定漆膜的单摆硬度，进而考察催干剂能否适用于不同体系的乳液，试验结果见图1~4。
由图1 可知：不同金属的水性催干剂在AY466W中均起到催干效果。其中，HLD-061 在AY466W 体系中，只需很少的用量，就能迅速提高漆膜的干燥性能，无论是在干燥前期还是后期，干燥性能都非常突出，尤其在漆膜的后期干燥过程中效果更好。
由图2 可知：在HD-E50 体系中，HLD-064 的催干效果不如HLD-061。由图2a 可知：在HD-E50 体系中，HLD-061 的最佳用量为0.2% 左右，在催干剂的作用下，涂料的干燥性能有了大幅度的提高；若不添加催干剂，HD-E50 体系要等半年后才能达到添加催干剂7 d 后的干燥性能。
由图3 可知：在1252 体系中，HLD-064 呈现出比HLD-061 更优异的催干性能，在其用量很少的情况下，就能起到明显的催干作用。由此可见，不同的乳液体系，会有自身比较适合的催干剂种类。
由图4 可知：催干剂的影响在体系前期的干燥过程中并不明显，但在干燥后期，其表现突出。通过上述催干剂在4 种不同乳液中的干性比较，选择较为适合的用量0.2% 为基准，比较不同催干剂在不同体系中的干性表现。
2.2 3 种催干剂对不同体系表干时间的影响
3 种催干剂在不同体系中的表干时间比较见表3。
由表3 可知：3 种催干剂对各体系表干时间的影响差别不大。
2.3 3 种催干剂对不同体系单摆硬度的影响
催干剂对各体系单摆硬度的影响分别见图5、6。
由图5a 可见：添加了HLD-061 的清漆在7 d 后，硬度就能达到比较好的状态。由图5b 可见：在40℃连续热加速情况下，AY466W自身的干性未发生变化。比较3 种催干剂的干燥性能发现，其性能均没有失效，保持了稳定的化学性能。
综合常温与热加速条件下的试验结果可知，HLD-061 有良好的催干作用及水解稳定性。
由图6a 可见：在相同用量的情况下，3 种催干剂对HD-E50 体系都有催干作用，但HLD-061 的催干性能明显优于其他两种催干剂，HLD-064 及样品1 在后期的催干作用不明显。
由图6b 可见：在热加速条件下，HLD-061 在HD-E50 体系中的干燥性能保持得很好，说明其并未发生水解。HLD-064 在后期干燥性能有所下降，样品1 的催干性能较常温没有明显变化，但催干性能不理想。
3 结语
通过一系列试验发现：水性螯合型催干剂在水性气干型涂料中具有良好的催干性，并且在贮存过程中保持良好的耐水解性。由于它与乳液体系良好的混容性，使得漆膜在干燥的长期过程中能持续氧化交联，从而进一步提高漆膜的硬度，且漆膜外观良好。水性螯合型催干剂以其特殊的结构而具有优异的性能，将在水性涂料领域大有作为。
