摘要:采用進(jìn)口水性環(huán)氧乳液、固化劑、防銹顏料、助劑等制備水性環(huán)氧防腐底漆。討論了涂膜性能的影響因素。試驗(yàn)結(jié)果表明：研制的水性環(huán)氧防腐底漆綜合性能優(yōu)異，達(dá)到了標(biāo)準(zhǔn)要求，應(yīng)用前景廣闊。
0·前言
近年來(lái)，隨著國(guó)家對(duì)環(huán)境保護(hù)工作的重視及人們環(huán)保意識(shí)的提高，水性涂料成為涂料發(fā)展的重要方向和研究熱點(diǎn)。環(huán)氧樹脂因其品種較多，性能優(yōu)異，而廣泛應(yīng)用于涂料生產(chǎn)中。
水性環(huán)氧防腐涂料除了具有溶劑型環(huán)氧涂料的諸多優(yōu)點(diǎn)，如對(duì)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(xué)藥品性能優(yōu)異、涂膜收縮小、硬度高、耐磨性好、電氣絕緣性能優(yōu)異等；不含有機(jī)溶劑或揮發(fā)性有機(jī)化合物含量較低，不會(huì)造成空氣污染，滿足環(huán)境保護(hù)要求；同時(shí)以水作為分散介質(zhì)，價(jià)格低廉、無(wú)氣味、不燃、貯存、運(yùn)輸和使用更安全；施工工具可用水直接清洗。水性環(huán)氧防腐涂料的突出優(yōu)勢(shì)還表現(xiàn)在該混合體系可在室溫和潮濕的環(huán)境中固化，有合理的固化時(shí)間，并保證有很高的交聯(lián)密度，這是通常的水性丙烯酸涂料和水性聚氨酯涂料所無(wú)法比擬的。
本文討論了水性環(huán)氧樹脂乳液、水性環(huán)氧固化劑、無(wú)毒防銹顏料及環(huán)保型助劑所配制涂料的性能。隨著我國(guó)環(huán)保法規(guī)的日益完善，水性環(huán)氧防腐涂料作為環(huán)保型鋼結(jié)構(gòu)防腐涂料具有更為廣泛的應(yīng)用前景。
1·試驗(yàn)部分
1.1 原材料
水性環(huán)氧乳液、水性環(huán)氧固化劑，進(jìn)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(yè)品；分散劑、消泡劑、基材潤(rùn)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(huán)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(jī)研磨至細(xì)度符合要求，然后制漆補(bǔ)齊剩余水性環(huán)氧固化劑，加入適量的消泡劑、基材潤(rùn)濕劑、流平劑、增稠劑等，中控檢驗(yàn)黏度、固體含量等，合格后過(guò)濾包裝。
乙組分：水性環(huán)氧乳液。
1.3 水性環(huán)氧防腐底漆配方(見表1)
表1 水性環(huán)氧防腐底漆配方
1.4 水性環(huán)氧防腐底漆性能檢測(cè)(見表2)
表2 水性環(huán)氧防腐底漆性能檢測(cè)
2·結(jié)果與討論
2.1 水性環(huán)氧乳液和水性環(huán)氧固化劑比例的確定
2.1.1 水性環(huán)氧固化劑對(duì)去離子水的容忍度試驗(yàn)
水性環(huán)氧固化劑對(duì)去離子水的容忍度是決定制漆性能的關(guān)鍵因素之一，將水性環(huán)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(shí)間越長(zhǎng)且不出現(xiàn)破乳、分層現(xiàn)象，表明對(duì)去離子水的容忍度越高，通過(guò)試驗(yàn)選擇1∶1比例試驗(yàn)效果最好。
2.1.2 水性環(huán)氧乳液和水性環(huán)氧固化劑清漆比例的確定
控制環(huán)氧基/胺氫的當(dāng)量比在(0.8～1.5)∶1范圍。將不同比例的水性環(huán)氧乳液和水性環(huán)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(cè)涂膜的附著力、硬度、柔韌性等指標(biāo)，以此來(lái)確定水性環(huán)氧乳液和水性環(huán)氧固化劑的比例，通過(guò)試驗(yàn)環(huán)氧基/胺氫的當(dāng)量比為1∶1.05時(shí)綜合性能最好。
2.2 不同型號(hào)水性環(huán)氧乳液和水性環(huán)氧固化劑涂膜性能的比較
采用相同配方、不同型號(hào)的水性環(huán)氧乳液和水性環(huán)氧固化劑制備防腐涂料，主要性能檢測(cè)結(jié)果見表3。
表3 不同型號(hào)水性環(huán)氧樹脂制漆檢測(cè)結(jié)果
從檢驗(yàn)結(jié)果得出，選用進(jìn)口水性環(huán)氧乳液和水性環(huán)氧固化劑制備的涂膜綜合性能優(yōu)異，但價(jià)格較高。
2.3 顏料體積濃度(PVC)的確定
在水性環(huán)氧防腐底漆中顏料體積濃度(PVC)對(duì)涂層性能具有明顯的作用與影響。試驗(yàn)證明，適宜的顏料體積濃度(PVC)，涂膜對(duì)介質(zhì)的吸附性小，耐化學(xué)性和保護(hù)性最好。顏料用量在臨界顏料體積濃度以下時(shí)，防銹性能隨顏料體積濃度的增加而提高；超過(guò)臨界顏料體積濃度時(shí)，則防銹性能大幅度下降。因此，在設(shè)計(jì)配方時(shí)，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(chǎn)應(yīng)用的經(jīng)濟(jì)性，研究中確定水性環(huán)氧防腐底漆的PVC為25%～40%。
2.4 防銹顏料的確定
化學(xué)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(duì)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(yīng)禁止使用�？紤]到防腐性及環(huán)保要求，水性環(huán)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(jī)理在于能在金屬表面和Fe3+形成附著牢固的絡(luò)合物Fe［Zn3(PO4)3］沉淀層而抑制陽(yáng)極反應(yīng)，同時(shí)能與涂料中的羥基、羧基絡(luò)合，使顏料-漆料-底材之間形成化學(xué)結(jié)合而提高涂層的附著力和抗?jié)B性。三聚磷酸鋁為白色顏料，微溶于水，在涂層下溶解時(shí)電離出P3O105-，在陽(yáng)極部位與金屬離子結(jié)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(yàn)結(jié)果。
表4 三聚磷酸鋁和磷酸鋅不同配比的耐鹽霧檢驗(yàn)結(jié)果
從表4可以看出，三聚磷酸鋁與磷酸鋅的配比為3∶1時(shí)防腐效果最好，鹽霧1254h不起泡。
3·結(jié)語(yǔ)
(1)試驗(yàn)結(jié)果表明，篩選進(jìn)口水性環(huán)氧乳液及水性環(huán)氧固化劑，優(yōu)化配方制備水性環(huán)氧防腐底漆，性能滿足企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)Q/12DT0356—2013標(biāo)準(zhǔn)要求。
(2)本試驗(yàn)研制的水性環(huán)氧防腐底漆硬度高、耐鹽霧性優(yōu)異，滿足高性能、環(huán)保的要求。
(3)采用的進(jìn)口水性環(huán)氧乳液及水性環(huán)氧固化劑價(jià)格較高，推廣應(yīng)用受到限制。
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