摘要:采用進口水性環氧乳液、固化劑、防銹顏料、助劑等制備水性環氧防腐底漆。討論了涂膜性能的影響因素。試驗結果表明：研制的水性環氧防腐底漆綜合性能優異，達到了標準要求，應用前景廣闊。
0·前言
近年來，隨著國家對環境保護工作的重視及人們環保意識的提高，水性涂料成為涂料發展的重要方向和研究熱點。環氧樹脂因其品種較多，性能優異，而廣泛應用于涂料生產中。
水性環氧防腐涂料除了具有溶劑型環氧涂料的諸多優點，如對多種底材具有極佳的附著力、固化后的涂膜耐腐蝕性和耐化學藥品性能優異、涂膜收縮小、硬度高、耐磨性好、電氣絕緣性能優異等；不含有機溶劑或揮發性有機化合物含量較低，不會造成空氣污染，滿足環境保護要求；同時以水作為分散介質，價格低廉、無氣味、不燃、貯存、運輸和使用更安全；施工工具可用水直接清洗。水性環氧防腐涂料的突出優勢還表現在該混合體系可在室溫和潮濕的環境中固化，有合理的固化時間，并保證有很高的交聯密度，這是通常的水性丙烯酸涂料和水性聚氨酯涂料所無法比擬的。
本文討論了水性環氧樹脂乳液、水性環氧固化劑、無毒防銹顏料及環保型助劑所配制涂料的性能。隨著我國環保法規的日益完善，水性環氧防腐涂料作為環保型鋼結構防腐涂料具有更為廣泛的應用前景。
1·試驗部分
1.1 原材料
水性環氧乳液、水性環氧固化劑，進口；氧化鐵紅、磷酸鋅、三聚磷酸鋁、云母粉、沉淀硫酸鋇等，均為工業品；分散劑、消泡劑、基材潤濕劑、流平劑、增稠劑等。
1.2 防腐底漆的制備工藝
甲組分：首先將水、分散劑、消泡劑、部分水性環氧固化劑加入配料罐低速攪拌均勻，然后緩慢加入顏填料、防銹顏料，高速分散15min，將混合漿料加入砂磨機研磨至細度符合要求，然后制漆補齊剩余水性環氧固化劑，加入適量的消泡劑、基材潤濕劑、流平劑、增稠劑等，中控檢驗黏度、固體含量等，合格后過濾包裝。
乙組分：水性環氧乳液。
1.3 水性環氧防腐底漆配方(見表1)
表1 水性環氧防腐底漆配方
1.4 水性環氧防腐底漆性能檢測(見表2)
表2 水性環氧防腐底漆性能檢測
2·結果與討論
2.1 水性環氧乳液和水性環氧固化劑比例的確定
2.1.1 水性環氧固化劑對去離子水的容忍度試驗
水性環氧固化劑對去離子水的容忍度是決定制漆性能的關鍵因素之一，將水性環氧固化劑分別按3∶1、2∶1、1∶1、1∶2、1∶3比例與水混合靜置，靜置時間越長且不出現破乳、分層現象，表明對去離子水的容忍度越高，通過試驗選擇1∶1比例試驗效果最好。
2.1.2 水性環氧乳液和水性環氧固化劑清漆比例的確定
控制環氧基/胺氫的當量比在(0.8～1.5)∶1范圍。將不同比例的水性環氧乳液和水性環氧固化劑混合制漆，噴涂在馬口鐵板上，干燥后觀察涂膜的透明性，檢測涂膜的附著力、硬度、柔韌性等指標，以此來確定水性環氧乳液和水性環氧固化劑的比例，通過試驗環氧基/胺氫的當量比為1∶1.05時綜合性能最好。
2.2 不同型號水性環氧乳液和水性環氧固化劑涂膜性能的比較
采用相同配方、不同型號的水性環氧乳液和水性環氧固化劑制備防腐涂料，主要性能檢測結果見表3。
表3 不同型號水性環氧樹脂制漆檢測結果
從檢驗結果得出，選用進口水性環氧乳液和水性環氧固化劑制備的涂膜綜合性能優異，但價格較高。
2.3 顏料體積濃度(PVC)的確定
在水性環氧防腐底漆中顏料體積濃度(PVC)對涂層性能具有明顯的作用與影響。試驗證明，適宜的顏料體積濃度(PVC)，涂膜對介質的吸附性小，耐化學性和保護性最好。顏料用量在臨界顏料體積濃度以下時，防銹性能隨顏料體積濃度的增加而提高；超過臨界顏料體積濃度時，則防銹性能大幅度下降。因此，在設計配方時，顏料用量均在臨界顏料體積濃度以下。兼顧涂層性能及涂料生產應用的經濟性，研究中確定水性環氧防腐底漆的PVC為25%～40%。
2.4 防銹顏料的確定
化學防銹顏料主要有鉛系顏料、鋅系顏料、鉻酸鹽顏料、磷酸鹽顏料等,鉛系顏料、鉻酸鹽顏料因含有對人體危害較大的鉛、鉻重金屬，特別是鉻酸鹽顏料如鋅鉻黃屬于致癌物，應禁止使用。考慮到防腐性及環保要求，水性環氧防腐底漆中主要選用磷酸鋅和三聚磷酸鋁作為防銹顏料。磷酸鋅其防銹機理在于能在金屬表面和Fe3+形成附著牢固的絡合物Fe［Zn3(PO4)3］沉淀層而抑制陽極反應，同時能與涂料中的羥基、羧基絡合，使顏料-漆料-底材之間形成化學結合而提高涂層的附著力和抗滲性。三聚磷酸鋁為白色顏料，微溶于水，在涂層下溶解時電離出P3O105-，在陽極部位與金屬離子結合成不溶的鈍化膜，該膜硬度高，附著牢固。
表4為三聚磷酸鋁和磷酸鋅不同配比的耐鹽霧檢驗結果。
表4 三聚磷酸鋁和磷酸鋅不同配比的耐鹽霧檢驗結果
從表4可以看出，三聚磷酸鋁與磷酸鋅的配比為3∶1時防腐效果最好，鹽霧1254h不起泡。
3·結語
(1)試驗結果表明，篩選進口水性環氧乳液及水性環氧固化劑，優化配方制備水性環氧防腐底漆，性能滿足企業標準Q/12DT0356—2013標準要求。
(2)本試驗研制的水性環氧防腐底漆硬度高、耐鹽霧性優異，滿足高性能、環保的要求。
(3)采用的進口水性環氧乳液及水性環氧固化劑價格較高，推廣應用受到限制。
參考文獻
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