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0 引言

防腐涂料是指以有機(jī)或無機(jī)樹脂為成膜物，添加顏填料和助劑而制備的用于對金屬進(jìn)行保護(hù)的涂料， 目前其產(chǎn)值規(guī)模已經(jīng)超過了建筑涂料位居行業(yè)首位。防腐涂料廣泛使用在海洋船舶、軌道交通、石油煉化、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中。隨著“全面實施海洋戰(zhàn)略， 發(fā)展海洋經(jīng)濟(jì)”的規(guī)劃提出，海洋經(jīng)濟(jì)今年得以長足發(fā)展，成為國民經(jīng)濟(jì)新的增長點，其中海洋環(huán)境配套的防腐涂料需求也大幅增加，為行業(yè)發(fā)展帶來了契機(jī)涂料在線coatingol.com。

目前，溶劑型防腐涂料在防腐涂料中仍然占據(jù)著絕大部分比重，溶劑型防腐涂料以有機(jī)溶劑作為溶劑，施工后有機(jī)溶劑揮發(fā)在空氣中造成污染。同時在運輸和存儲環(huán)節(jié)，有機(jī)溶劑屬于危險易燃物，會帶來安全隱患。水性涂料是以水全部或部分替代有機(jī)溶劑作為主要分散介質(zhì)的涂料，現(xiàn)場施工后，水揮發(fā)到空氣中，樹脂反應(yīng)成膜。水性涂料具有綠色環(huán)保的特點，能夠降低有機(jī)溶劑對環(huán)境的污染，是防腐涂料的發(fā)展趨勢之一。此外，國家財政部在2015 年對 VOC＞420 g/L 的涂料征收消費稅。旨在促進(jìn)防腐涂料向低 VOC 化、 水性化轉(zhuǎn)型，對可持續(xù)發(fā)展具有重要的意義。

環(huán)氧涂料目前是防腐涂料中使用量最大的單品品類，環(huán)氧涂料的水性化具有重要的意義，目前水性環(huán)氧防腐涂料主要有 2 個工作方向，一個是樹脂合成，制備一種性能優(yōu)異的水性環(huán)氧樹脂或固化劑，來提高防腐涂料的綜合性能，例如丙烯酸改性，聚乙二醇改性等；另一種是在涂料的制備過程中，對配方的原材料選擇、復(fù)配來進(jìn)行性能改善和工藝優(yōu)化， 制備出綜合性能優(yōu)異的防腐涂料產(chǎn)品。本文重點研究了適用于工業(yè)防腐領(lǐng)域的水性環(huán)氧鐵紅底漆、水性環(huán)氧中間漆和水性環(huán)氧面漆。以不同的環(huán)氧乳液和固化劑為原材料，考察配方涂層的耐鹽霧性、機(jī)械性能和施工性等性能指標(biāo)。

1 環(huán)氧乳液和固化劑的合成

(1)環(huán)氧乳液的合成在一定溫度下，將乳化劑樹脂和溶解均勻的E- 20 環(huán)氧樹脂一起加入到帶保溫套的分散設(shè)備中，攪拌速度控制在 2000~2500 r/min，乳化溫度控制在 40~50 ℃，緩慢加入去離子水，注意觀察相反轉(zhuǎn)前后現(xiàn)象，乳化、分散完畢后即得到相對應(yīng)的環(huán)氧當(dāng)量的環(huán)氧乳液產(chǎn)品。環(huán)氧乳液配方如表 1 所示。 

表 1 環(huán)氧乳液配方

(2)專用環(huán)氧乳化劑樹脂的合成將配方量的 PEG-4000（已脫水處理）和甲基六氫苯酐先加到反應(yīng)瓶中，緩慢升溫至 120 ℃反應(yīng)控制酸值合格后（理論酸價）降溫再加入環(huán)氧樹脂，緩慢升溫至 140 ℃反應(yīng) 3 h，控制酸價基本為零。然后加水兌稀至固含量為 60%，出料備用。

2 水性環(huán)氧鐵紅底漆的制備

2.1 制漆工藝

在不銹鋼料筒中加入水，開啟分散機(jī)，在攪拌狀態(tài)下依次加入去離子水、消泡劑、分散劑、防閃銹劑、滑石粉、沉淀硫酸鋇、氧化鐵紅、磷酸鋅等，2500 r/min 研磨 2 h，細(xì)度＜60 μm 后出料，加入水性環(huán)氧乳液，攪勻后過濾出料。水性環(huán)氧鐵紅底漆的基本配方如表 2 所示。

表 2 水性環(huán)氧鐵紅底漆基本配方

2.2 測試與對比

（1）環(huán)氧乳液與固化劑的比例測試。在水性環(huán)氧涂料中，固化劑中的活潑氫能夠與環(huán)氧基團(tuán)發(fā)生開環(huán)聚合反應(yīng)，最終交聯(lián)成膜，環(huán)氧與胺固化劑的比例對漆膜的最終性能有著重要的影響，本文以自制的環(huán)氧乳液和固化劑為例，討論了水性環(huán)氧乳液與固化劑的最佳配比。表3為環(huán)氧固化劑配比對涂料性能的影響。 

表 3 環(huán)氧固化劑配比對涂料性能的影響

（2）分別以 2 種環(huán)氧乳液 A，B 和固化劑為成膜物質(zhì)，設(shè)計顏基比為1.2，E/A=1.4。制板測試性能，主要考察的指標(biāo)包括：黏度、外觀、干燥性、附著力、耐沖擊、鹽霧性以及貯存穩(wěn)定性，性能見表4。

表 4 性能對比表

從涂料的黏度對比來看，兩種乳液制備的涂料基本無差異。兩個配方的涂層物理機(jī)械性能、干燥時間基本一致，都能通過環(huán)氧防腐漆的測試標(biāo)準(zhǔn)。對比兩個配方涂料的防腐性能顯示，5%鹽水浸泡 900 h 后，兩種配方的涂層均無起泡，生銹等現(xiàn)象；劃線處的擴(kuò)蝕情況，乳液B配方稍微有優(yōu)勢。鹽霧 1000 h 后，乳液 A 配方板面有一些起泡現(xiàn)象，乳液B配方僅劃線處有起泡現(xiàn)象，從劃痕處擴(kuò)蝕 情況來看，兩個配方?jīng)]有明顯的差別，見圖 1。

圖 1 耐鹽霧 1000 h 外觀

3 水性環(huán)氧面漆的制備

3.1 制漆工藝

依次在不銹鋼料筒中加入水、固化劑、分散劑、消泡劑，攪勻后加入滑石粉、鈦白粉和水性膨潤土，研磨 2 h，細(xì)度＜40 μm 后出料。出料后 A 組分與 B 組分按比例混勻，加入水調(diào)節(jié)至合適的施工黏度，噴涂制板， 20 ℃養(yǎng)護(hù) 14 d 后考察性能。水性環(huán)氧面漆基本配方如表 5所示。

表 5 水性環(huán)氧面漆基本配方

3.2 測試與對比

水性環(huán)氧樹脂和固化劑的配比會影響成膜質(zhì)量， 以及漆膜性能，特別是附著力、耐水、耐鹽霧等性能， 通過對比環(huán)氧基和氨氫物質(zhì)的量比，實驗發(fā)現(xiàn)環(huán)氧/ 活潑氫物質(zhì)的量比在 1.2~1.4 左右，漆膜的綜合性能較好，過高或者過低都會影響漆膜的性能。主要原因是環(huán)氧乳液固化受擴(kuò)散控制，固化劑在乳膠粒子邊緣聚集，乳膠外部會先固化。當(dāng)固化劑用量過高時， 乳膠邊緣固化速度過快，導(dǎo)致固化劑進(jìn)一步向內(nèi)擴(kuò)散受阻，乳膠內(nèi)部固化不完全，漆膜的物化性能下降，殘余的固化劑還會進(jìn)一步降低漆膜的耐水性；當(dāng)固化劑用量過低時，會影響環(huán)氧乳液的固化，導(dǎo)致漆膜交聯(lián)密度降低，也會造成漆膜綜合性能降低。水性環(huán)氧面漆性能對比如表 6 所示。

表 6 水性環(huán)氧面漆性能測試結(jié)果對比

4 結(jié) 語

本文使用自制乳液制備的 3 種水性環(huán)氧漆，其性能與進(jìn)口乳液配方對比沒有明顯的差異。各項性能測試結(jié)果達(dá)到了目前市場上通用的油性環(huán)氧涂料性能指標(biāo)要求，完全可以替代目前的油性同類產(chǎn)品。水 性防腐涂料是一種綠色環(huán)保涂料，具有比溶劑型更低的 VOC 排放量，VOC 降低了 50%～90%，對于保護(hù)大氣環(huán)境和施工作業(yè)人員的身心健康有著舉足輕重的作用。隨著各地環(huán)保條例的不斷出臺，上海振華港機(jī)等一部分重點地區(qū)的企業(yè)，對使用水性防腐涂料替換傳統(tǒng)的溶劑型防腐涂料有著迫切的需求。本文研制的一系列水性防腐涂料產(chǎn)品在電力設(shè)備、石化儲罐、 港口機(jī)械等領(lǐng)域獲得實際應(yīng)用的潛力。

參考文獻(xiàn)（略）

作者 | 王 海

（中海油常州院上海海鎧防腐工程技術(shù)分公司，上海 200050）