新型第5類水性環(huán)氧樹脂體系為基料，添加無毒無污染防銹顏、填料，選擇適宜的助劑，制備了環(huán)保型雙組分低溫烘干型汽車用底漆。研究了水性環(huán)氧體系的成膜性能，環(huán)氧基與胺氫的摩爾比和顏料體積濃度（PVC）對漆膜耐鹽霧性能的影響。
關鍵詞：水性環(huán)氧涂料；汽車底漆；環(huán)保
0·前言
自2003年1月1日《中華人民共和國清潔生產促進法》實施以來，2006年1月1日《環(huán)境標志產品技術要求——水性涂料》法規(guī)又相繼實施，汽車涂裝行業(yè)也從2006年12月1日起實施《清潔生產標準汽車制造業(yè)（涂裝）》行業(yè)標準。一系列環(huán)保法律、法規(guī)的實施，加快了涂料朝高固體分、無有害溶劑、無毒、無污染、水性化方向的發(fā)展。本文結合汽車制造業(yè)現階段涂裝工藝的特點，研究了第5類水性環(huán)氧體系中環(huán)氧樹脂與環(huán)氧固化劑的成膜性能，環(huán)氧基與胺氫的摩爾比和顏料體積濃度（PVC）對漆膜耐鹽霧性能的影響，開發(fā)了環(huán)保型汽車用水性環(huán)氧樹脂底漆。
1·實驗部分
1.1原材料
水性環(huán)氧樹脂乳液：自制。
水性環(huán)氧固化劑：自制。
顏、填料：鈦白粉、磷酸鋅、三聚磷酸鋁、復合磷
鈦粉、云母、硫酸鋇等，均為工業(yè)品。
助劑：潤濕劑、分散劑、消泡劑、流平劑、閃蝕抑制劑、防霉劑、偶聯劑、防沉劑、增稠劑、pH值調節(jié)劑等。
溶劑：去離子水。
1.2底漆的制備工藝
甲組分：首先用高速分散機在低速攪拌下，將潤濕劑、分散劑、部分消泡劑加入到水性環(huán)氧固化劑中分散充分；再慢慢投入顏、填料，混合均勻后高速分散充分；然后用砂磨機研磨至細度符合要求；最后補加消泡劑（部分）、閃蝕抑制劑、防霉劑、流平劑、偶聯劑、防沉劑、增稠劑、pH值調節(jié)劑等，用去離子水調整到適宜的粘度。
乙組分：水性環(huán)氧樹脂乳液（自制）。
1.3性能檢測及主要儀器、設備
檢驗總依據：GB/T13493—92《汽車用底漆》。附著力：用QFZ-Ⅱ型漆膜附著力測定儀（天津科聯材料試驗機廠），按GB1720—79測定。
柔韌性：用漆膜柔韌性測定儀（上�，F代環(huán)境工程技術有限公司），按GB1731—79測定。耐沖擊性：用QCJ型漆膜沖擊器（天津中環(huán)試驗機廠），按GB1732—79測定。
硬度：用QHQ型涂膜鉛筆劃痕硬度測定儀（天津科聯材料試驗機廠），按GB6739測定。耐鹽霧性：用鹽霧腐蝕試驗箱（金壇市金鷹環(huán)境試驗設備有限公司），按GB1771—92測定。
1.4底漆的主要性能指標
底漆的主要性能指標見表1。
2·配方設計
2.1水性環(huán)氧樹脂乳液和水性環(huán)氧固化劑的選擇
2.1.1對去離子水的容忍度試驗
水性環(huán)氧樹脂和水性環(huán)氧固化劑對去離子水的容忍度是決定制漆性能的關鍵之一，分別按4∶1、3∶1、2∶1、1∶1、1∶2比例與水混合靜置。不出現破乳、分層現象，靜置時間越長，表明對去離子水的容忍度越高。通過試驗，選擇1∶1比例（按固體計約占25%）、靜置3d以上不出現異�，F象的環(huán)氧乳液或環(huán)氧固化劑制漆。
2.1.2清漆漆膜性能試驗
按環(huán)氧基/胺氫的摩爾比在（0.8~1.2）∶1范圍將不同比例的水性環(huán)氧樹脂乳液和環(huán)氧固化劑混合，可添加適量助劑。噴涂在馬口鐵板上，干燥后觀察漆膜的透明性、檢測漆膜的附著力、硬度、柔韌性、耐沖擊性等指標。選擇外觀透明、漆膜性能指標高的水性環(huán)氧樹脂乳液和水性環(huán)氧固化劑制漆。
2.2顏、填料的選擇
依據《環(huán)境標志產品——水性涂料》要求，不選擇紅丹、鋅鉻黃、鍶鉻黃、中鉻黃等防銹性能突出但有毒的防銹顏料。選擇磷酸鋅、三聚磷酸鋁、復合磷鈦粉等環(huán)保型化學防銹性能好的顏料，主要是在涂層內離解出磷酸根離子或三聚磷酸根離子，與基材金屬離子形成致密附著膜，從而抑制腐蝕；選擇云母等物理防銹好的片狀填料，有效減緩空氣中的水、氧氣對漆膜的透過性從而減緩腐蝕。
2.3助劑的選擇
2.3.1潤濕、分散劑根據顏填料的種類、粒徑、分散難易程度，主要從成膜物陰、陽離子角度考慮，選擇非離子型潤濕、分散劑。
2.3.2消泡劑
主要從與基料的相容性、抑泡、破泡效果等幾方面對比選擇。部分消泡劑研磨時加入，部分消泡劑調漆時補加，以發(fā)揮消泡劑的整體抑泡、破泡能力。
2.3.3流平劑
甲、乙兩組分按比例配制好后噴涂于底材上，觀察漆膜是否出現桔皮、縮孔等異�，F象，流平劑用量以不出現桔皮、縮孔等異常現象的最小用量為宜。
2.3.4抗閃蝕劑
水的表面張力大，在空氣中的揮發(fā)速度相對溶劑型涂料慢，漆膜表干時間長，鋼鐵表面極易產生閃銹，在低溫（5℃以下）或高濕（80%以上）條件下更是如此，嚴重影響漆膜外觀和耐腐蝕性能。常加入亞硝酸鹽、苯甲酸鹽加以防止，考慮到會影響耐水性等，沒有選用，選用了表面活性劑類型的胺類高分子助劑。在低溫和高濕度環(huán)境條件下都能達到理想的效果。
2.3.5pH值調節(jié)劑
由于水性環(huán)氧固化劑與顏、填料一起研磨制得的甲組分體系本身呈堿性，選擇了醇胺類高分子pH值調節(jié)劑，以保證漆漿體系的長期貯存穩(wěn)定性。同時還有助于潤濕和分散。
2.3.6增稠劑
根據現階段汽車制造業(yè)底漆涂裝工藝的特點，大部分是采用濕碰濕一次噴涂、噴涂時間間隔短、濕漆膜比較厚，水性涂料相對溶劑型涂料揮發(fā)慢，更易出現流墜、流掛等涂膜弊病，尤其是低溫高濕環(huán)境條件下施工更是如此�？紤]到常用的纖維素等堿溶脹型增稠劑對漆膜的耐腐蝕性能有影響而沒有選用，選用了聚氨酯締合型增稠劑以改善濕漆膜表干之前的抗流掛性，同時也增強了施工噴涂時的可厚涂性。
2.3.7·偶聯劑
為了增強水性環(huán)氧汽車底漆對底材的附著力，可考慮添加硅烷類偶聯劑，最好選用帶環(huán)氧或者氨基等活性反應基團的，仍需要對比空白與添加后對漆膜耐腐蝕性能的影響。
2.4·顏料體積濃度（PVC）對漆膜性能的影響
通過調整顏基比配制不同顏料體積濃度（PVC）的產品，對比耐鹽霧性能的變化：PVC太低，成膜體系中基料粒子包覆顏料粒子后有大量的剩余；PVC太高，成膜體系中基料粒子不能完全包覆顏料粒子，都會影響漆膜的致密性從而影響漆膜的耐腐蝕性能。根據GB/T13496—92《汽車用底漆》的要求、權衡漆膜的綜合性能，配方PVC控制在21.7%~37%為最佳。漆膜耐鹽霧性隨PVC的變化趨勢見圖1。
2.5環(huán)氧基與胺氫的摩爾比對漆膜性能的影響
理論上，按環(huán)氧基與胺氫的摩爾比1∶1剛好完全固化反應。但通過調整不同環(huán)氧基與胺氫的摩爾比，對比漆膜耐鹽霧性能的變化，結果發(fā)現：環(huán)氧基稍微過量，漆膜耐鹽霧等性能提高，相反，胺氫稍微過量，漆膜耐鹽霧性能等降低，無論哪種組分過量太多，漆膜耐鹽霧性均發(fā)生急劇變化。根據GB/T13493—92《汽車用底漆》的要求、權衡漆膜的綜合性能，配方中環(huán)氧基與胺氫的摩爾比控制在0.87~1.15范圍最佳。漆膜耐鹽霧性隨環(huán)氧基與胺氫摩爾比的變化見圖2。
3·結語
研制水性環(huán)氧汽車涂料與研制溶劑型涂料一樣，與配方體系的基料、顏填料、助劑、溶劑等密切相關，更要注意水性涂料的固化機理和施工工藝的特殊性，經過多方面反復試驗驗證，才能更好地滿足應用要求。
