水性UV哑光一涂银粉漆光泽稳定性的分析与实验研究

一、背景

客户在使用我司RS7716V02乳液制作银粉漆时，发现热储后的银粉漆光泽有下降。客户希望热储前后的光泽变化小于3°。

二、原因分析

影响因素概述。水性银粉漆通常由树脂（乳液）、预制银浆、流变助剂、消光粉、蜡浆、分散剂、助溶剂、引发剂或固化剂、pH调节剂、水等组成。

组分及组分之间的作用力都是稳定性的影响因素。其中的重要因素见下图。

树脂的影响

水性树脂是以小液滴或者小颗粒的形式分散在水中。它是一个非均相体系，在热力学上是亚稳定状态，即一定时间、一定温度内稳定。这一点与油性树脂在溶剂中的真溶液状态非常不同。

借助于双电层或者水化稳定层，水性树脂是可以稳定分散在水中的。削弱双电层和水化层都会破坏乳液的稳定性，如相反电荷、HLB巨变。树脂稳定性变差，银粉漆存储前后的光泽自然也会变化。

此外，水性树脂之间的相容性也会影响光泽的稳定性。不相容，则光泽不稳定。

预制银浆的影响

目前的水性银粉多为包覆型，固含量在50-65%，非固形物一般为IPA。铝为活泼金属，易与氧气、水、酸反应；与弱碱不反应。因此，做水性银粉漆时，pH值一定要调成碱性。否则，银粉发黑、发粗，失去金属质感。

为保证外观的细腻度，银粉通常需要预分散，即使用溶剂和分散剂将银粉分散为浆体。通常选用醇类或醇醚类溶剂。溶剂的不同会影响银粉的细腻度、光泽度，如BCS和PnB分散的银浆细腻、亮度高；而DAA、水分散的银浆效果偏差。

但是，醇类或醇醚类溶剂的引入，会削弱水化层的厚度，造成乳液的稳定性变差，进而影响光泽的稳定性；尤其时对非离子型的乳液影响更大。因此制作银浆时，建议用尽量少的溶剂。

pH调节剂的影响

当前主流的水性银粉漆树脂都是阴离子型的，或阴离子+非离子混合型的。都需要使用pH调节剂来保证其在水中的稳定分散。结合2.3中对银粉的分析，做银粉漆时更加需要使用pH调节剂。通常使用的pH调节剂都是小分子的有机胺，碱性低，易挥发。因此水性树脂在存放一段时间后会发生pH值的下降。在配制银粉漆时都需要额外再添加pH调节剂来保证银粉和涂料的稳定。

蜡浆的影响

水性蜡浆分为阴离子型和非离子型。在银粉漆中都是使用阴离子型的。通常，水性蜡浆是借助乳化剂，将纳米级颗粒乳化在水中。是比较典型的外乳化工艺，为保证稳定性会使用大量的乳化剂。此种工艺对pH值比较敏感。

消光粉的影响

消光粉直接决定光泽度。未经表面处理的二氧化硅消光粉pH值一般为6；表面处理过的可以偏碱性也可以偏酸性。无论有无表面处理，二氧化硅类的消光粉都表现出了足够的表面惰性。如果银粉漆光泽度上升，可以考虑消光粉是否团聚、沉降；如果光泽下降，则一般跟消光粉关系不大。

三、实验验证与改进方案

验证热储前后的光泽变化。

点评：热储后，两个树脂都出现了光泽下降的现象。RS7716V02得益于阴离子+非离子的双层稳定体系，光泽下降比竞品小。

拆解配方，分析哪个成分是光泽下降的首要因素。如下表，1#配方为水性UV空白样，即无消光粉、无蜡浆、无外加pH调节剂。2#配方是在1#配方中添加了消光粉，3#号配方是在2#配方中添加了蜡浆。0#配方为对比样，是汽车银粉漆，树脂选用水性自干PUD。

点评：从测试结果可以看出，1#、2#配方热储后光泽都有上升，而3#配方则是光泽大幅下降。可以推断，蜡浆是光泽下降的最大因素。而0#配方光泽也上升，说明这并非是UV涂料的独有现象。

在不改变现有配方架构的条件下，通过添加pH调节剂，提升配方体系的稳定性。

结论：1，TEA用量越高，热储后的光泽上升越大。添加4%（相对于7716v02)的浓度为6%的TEA溶液，可以保持光泽的稳定性。

备注：1，TEA（三乙胺）常温下在水中的溶解度为112g/L。考虑到冬季温度低，故配制为6%的水溶液。2，为什么选用TEA，而不是其他胺？本公司尝试过多种胺，如DMEA、氨水、NaOH、Na2CO3，效果均不如TEA。

四、重点与结论

1，水性树脂是小液滴或颗粒分散在水里，仅在一定时间、一定温度内稳定。

2，银粉易与水、酸反应；与弱碱不反应。做水性银粉漆时，pH值一定要调成碱性。

3，配制涂料时，需额外补加pH调节剂。使用本公司RS7716V02时，请选用TEA作为pH调节剂。

4，使用水性蜡浆会影响光泽稳定性，请事先评估。

备注：以上结论是基于本公司RS7716V02的实验结果。使用其他树脂时请自行评估，切勿盲目套用。