隨著國家保衛(wèi)藍天計劃的推進，涂料的水性化是大勢所趨，而水性化中防腐性能無法有效達到溶劑型涂料，是推進水性化的一個阻力，如何有效提高涂膜的防腐蝕性能成為研究的熱點，水性環(huán)氧富鋅涂料的高防腐性是必須攻克的難題。本文的研究重點是如何制備低膜厚下高防腐的水性環(huán)氧富鋅涂料。

水性環(huán)氧富鋅涂料由于鋅粉與水會發(fā)生化學反應，導致鋅粉的失效，在鋅粉組分中不能含有水，現(xiàn)行業(yè)內有兩種制備方法：1）水溶性環(huán)氧樹脂和鋅粉作為甲組分，胺類固化劑作為乙組分；2）改性胺類固化劑和鋅粉作為甲組分，水性環(huán)氧分散體作為乙組分。第一種方案的特點是制漆工藝要求低，高防腐要求難達到，適用期短，產(chǎn)品施工要求高；第二種方案的特點是制漆工藝要求高，可以實現(xiàn)高防腐性要求，適用期長，產(chǎn)品施工要求低[4-6]。本文選擇第二種制備方式進行高防腐水性環(huán)氧富鋅涂料的研發(fā)。

一、試驗部分

1.1 原材料與儀器設備

改性胺類固化劑、水性環(huán)氧分散體、鋅粉、滑石粉、磷鐵粉、分散劑、潤濕劑、水性防閃銹劑、消泡劑、觸變劑、硅烷偶聯(lián)劑。

W101 巖田噴槍：日本巖田公司；Q-FOG鹽霧試驗機：美國翁開爾公司；附著力（拉開法）測試儀：美國DeFelsko公司；涂層測厚儀，英國Elcometer公司；劃格器，上海現(xiàn)代環(huán)境工程股份有限公司。

1.2   試驗方法

1.2.1   水性富鋅涂料甲組分的制備

將改性胺類固化劑加入到容器中，依次加入分散劑、潤濕劑以及鋅粉、滑石粉、磷鐵粉、消泡劑、觸變劑，攪拌分散60 min后，在通冷卻水的條件下3 000 r/min 高速分散3 h，細度≤50 μm后，用240目的濾網(wǎng)過濾制得水性富鋅涂料甲組分。

1.2.2 水性富鋅涂料乙組分的制備

將水性環(huán)氧分散體加入容器中，依次加入水性防閃銹劑、硅烷偶聯(lián)劑，在1 000 r/min下攪拌分散40 min，細度＜10 μm后，用360目的濾網(wǎng)過濾制得水性富鋅涂料乙組分。

1.2.3 水性富鋅涂膜的制備

將水性富鋅涂料甲組分和乙組分按照規(guī)定配比調漆，加去離子水稀釋，參照GB 1727—1992《涂膜一般制備法》中的制板方式進行測試樣板的制備，常溫流平15 min后，70 ℃烘烤40 min，然后常溫養(yǎng)護7 d后進行涂膜性能測試。

1.3   測試方法

參照GB/T 5210—2006進行涂膜的附著力（拉開法）測定；參照GB/T 9286—1998進行涂膜的附著力測定；參照GB/T 1733—1993《涂膜耐水性測定法》進行涂膜的耐水性測定；參照GB/T 1771—2007進行涂膜耐鹽霧性測定；參照GB/T 1740—2007進行涂膜耐濕熱性測定。

二、結果與討論

2.1   不同環(huán)氧分散體和改性胺類固化劑的選擇

水性環(huán)氧富鋅涂料的成膜物質對涂料性能具有決定性的影響，針對水性環(huán)氧分散體，在鋅粉涂料體系中混合不破乳是一項非常關鍵的指標。水性環(huán)氧分散體制備工藝主要分為自乳化和外乳化，自乳化穩(wěn)定性好，細度小，外乳化穩(wěn)定性差，細度大。對比了5款水性環(huán)氧分散體，技術指標見表1 ~ 2。

通過表1 ~ 2對比，分散體A自身細度（D50）就達到55 μm，放置150 d后細度增長到100 μm，調配涂料時直接破乳，常溫貯存性差，不適合富鋅體系；分散體B自身細度15 μm，放置150 d后細度增長到40 μm，常溫貯存性差，調配涂料不破乳；分散體C自身細度15 μm，放置150 d后細度增長到25 μm，調配涂料時細度110 μm，出現(xiàn)輕微破乳，不適合富鋅體系；分散體D自身細度5 μm，放置150 d后細度增長到10 μm，調配涂料時細度50 μm，自身乳液穩(wěn)定性和對富鋅體系的適用性都很好；分散體E自身細度10 μm，放置150 d后細度增長到30 μm，調配涂料時細度50 μm，自身乳液穩(wěn)定性稍差，與富鋅體系的適用性好。

改性胺類固化劑作為環(huán)氧富鋅體系中防腐性能和機械性能的重要成分，類型選擇非常關鍵。改性胺類固化劑種類有改性聚酰胺、改性脂環(huán)胺和改性芳香胺，而適合水性環(huán)氧富鋅體系的固化劑非常少，主要是因為：1）對于鋅粉的包裹能力和穩(wěn)定性差異大；2）防腐性能和機械性能差異大。選擇水性環(huán)氧分散體廠家對應配套的胺類固化劑進行涂膜性能測試，結果見表3。

由表3可知，分散體A由于破乳，導致整個涂膜性能差；其余4個分散體耐鹽霧性排序為：分散體D優(yōu)于E等于B優(yōu)于C。結合表1 ~ 2的數(shù)據(jù)，國產(chǎn)分散體在自身穩(wěn)定性和與富鋅體系的適用性上還需要持續(xù)改進，此次乳液和固化劑選擇進口的分散體D及其配套的改性胺作為后續(xù)配方的研發(fā)。

2.2   不同鋅粉含量以及鋅粉粒徑對涂膜性能的影響

不同鋅粉含量以及鋅粉粒徑對涂膜性能的影響見表4 ~ 5。

環(huán)氧富鋅體系的防腐機理是通過犧牲陽極鋅粉，從而保護陰極金屬基材，而涂膜中鋅的含量高低對防腐性能有明顯的影響，國標規(guī)定涂膜中鋅粉＞60%以上的涂料才可以定義為富鋅涂料。通過表4的數(shù)據(jù)比對，涂膜的耐鹽霧性隨著鋅粉含量的增加先增加后降低，鋅粉含量從40%增加到80%時，耐鹽霧性從600 h增加到1 500 h，隨著鋅粉含量進一步升高到85%，耐鹽霧性下降到900 h，其他力學性能也有所下降，這主要是配方中PVC太高，成膜物無法有效包裹鋅粉。通過對不同鋅粉含量的數(shù)據(jù)比對，選擇鋅粉含量80%作為后續(xù)的配方研發(fā)參數(shù)。

由表5可知，不同鋅粉粒徑對涂膜的性能有影響，主要體現(xiàn)在耐鹽霧性上，鋅粉粒徑200目，比較粗，導致耐鹽霧性稍差，基本的耐鹽霧趨勢是隨著鋅粉粒徑的變化，目數(shù)越大，耐鹽霧性能越好，價格越貴，結合成本考慮選擇800目鋅粉進行后續(xù)配方的研發(fā)。

2.3   水性防閃銹劑對涂膜性能的影響

水性環(huán)氧富鋅涂料作為直接與金屬基材接觸的底漆涂料，需要解決涂料成膜過程中的水與金屬鐵接觸時產(chǎn)生的銹點問題，出現(xiàn)的銹點一般稱為閃銹，最簡便的解決方案是添加抗閃銹劑。市面上的抗閃銹劑一般分為兩類，一類是最常見的硝酸鹽，價格低廉，但具有生物毒性，還有致癌性，溶于水導致殘留在涂膜中影響耐鹽霧等性能；還有一類是有機金屬鹽和改性鋅螯合物，或者兩者混合使用，這類防閃銹劑具體控制閃銹的效果，同時在干燥過程中轉化成不溶于水的絡合物，不會影響涂料的耐鹽霧等性能，價格相對貴一些。針對水性防閃銹劑，篩選4種新型防閃銹劑和亞硝酸鈉一起進行性能對比，結果見表6。  

通過表6分析可以看出，不同類型防閃銹劑的閃銹效果有差異，防閃銹劑B、D和亞硝酸鈉效果最好，但對比耐鹽霧性，亞硝酸鈉最差，防閃銹劑B最好，相差1倍左右，有銹點的板面測試附著力也會下降一個等級。選擇防閃銹劑B進行不同配方加量的性能測試，結果見表7。

通過對比發(fā)現(xiàn)，防閃銹劑含量為0.1%的板面有閃銹情況，≥0.3%的板面無閃銹；閃銹劑加量為0.3%時，耐鹽霧性最好，但其他加量對耐鹽霧性降低不明顯，說明防閃銹劑B對防閃銹效果好，對耐鹽霧性影響也不明顯。

2.4   涂層綜合性能

經(jīng)過對水性環(huán)氧分散體及固化劑種類、鋅粉含量、鋅粉粒徑以及水性防閃銹劑的篩選，進行最佳配方的組合制備涂料，噴涂在拋丸粗糙度Sa2.5級的熱軋板上，流平10 min后70 ℃烘烤60 min，然后室溫養(yǎng)護7 d進行涂膜性能測試，最終的涂膜性能見表8。

由表8可以看出，制備的水性環(huán)氧富鋅涂料形成的涂膜機械性能優(yōu)異，抗閃銹性好，在拋丸板上40 ~ 50 μm的膜厚，耐鹽霧性達1 500 h，耐水性達1 000 h，耐濕熱性1 500 h無起泡，具有非常好的防腐性能，可以用于集裝箱等工業(yè)領域。

三、結語

通過對水性環(huán)氧分散體和改性胺類固化劑的篩選，找到一款自身分散體穩(wěn)定性好、調配不返粗、耐鹽霧性優(yōu)異的配套體系，在此基礎上進行鋅粉目數(shù)和含量的性能篩選，采用鋅粉含量80%、鋅粉目數(shù)800目制備的涂料防腐性能最佳。進一步篩選合適的水性防閃銹劑及其用量，篩選出一款防閃銹性能好同時不影響耐鹽霧性能的產(chǎn)品，最終制備的高防腐水性環(huán)氧富鋅涂料在40 ~ 50 μm低膜厚條件下耐鹽霧性可以達到1 500 h，同時還有優(yōu)異的機械性能。

四、夢能服務與支持

1、免費樣品

如果您對我公司的工業(yè)重防腐油漆產(chǎn)品有需要或者申請樣品試用，請與我們的客服人員取得聯(lián)系。400-878-0506

油漆樣品適用范圍：

用于新建項目：驗證油漆配套的可行性、檢驗附著力、效果圖與實際顏色的色差。

用于維修項目：驗證與舊涂層的兼容性。

用于日常修補：提供少量樣品用于修補破損處。

申請用量：在1KG以內免費送貨上門。

2、免費打樣

如果您想看到工業(yè)重防腐油漆在產(chǎn)品上的實際應用、外觀、性能測試，請與我們客服人員聯(lián)系，將樣板寄往夢能科技營銷部，由專業(yè)噴涂人員為樣板提供油漆打樣。

3、服務團隊

夢能對技術服務團隊始終進行一系列的標準化管理，從專業(yè)培訓到日常報告的管理都有一整套完善的體系。夢能公司每年都會對技術服務人員進行定期的技術培訓和能力審計，以使每一位技術服務人員保持高水準的專業(yè)素質，每一位技術服務人員都配備先進的涂裝檢驗儀器，儀器設備均按規(guī)定的時間期限進行定期校驗，以保證每套儀器設備工作狀況良好。

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