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工业防护领域水性环氧涂料体系解决方案（一）

工业防护领域水性环氧涂料体系解决方案（一）

2020年05月08日

广义来讲，水性环氧涂料泛指涂料中成膜树脂以环氧组分作为主要成膜物的水性涂料。由于其优异的耐水和防腐性能、极快的干燥速度和硬度发展、优异的成膜性能和低VOC的特性，水性环氧涂料体系在工业防护领域获得广泛的应用。

推荐给大家需要控制填料-填料间距大于作用力范围的这篇文章针对目前水性环氧涂料中应用最广泛的3种体系进行了介绍，包括单组分水性环氧酯涂料、双组分水性环氧涂料和双组分水性环氧/丙烯酸杂化涂料11.待1切都完成后涂料。分别从涂料体系、涂料制备工艺及配方和涂料的应用对3种涂料进行阐述。

0前言

树脂和涂料的结构决定最终涂层的性能。环氧树脂涂料由于其独特的结构，具有优异的附着力、耐化学品性和防腐性能。由于环氧树脂涂料中含有许多羟基和醚键，这些极性化学键可以与金属底材吸引，因此漆膜对金属基材具有优异的附着力。环氧涂料在固化时，惠州环氧树脂和含有活泼氢的固化剂发生开环反应，生成共价键。环氧开环反应时，树脂的体积收缩率低，产生内应力较小，附着力损耗较少。另一方面，环氧树脂中仅有烃基和醚键，没有酯键，所以环氧体系的涂层耐化学品性，尤其耐碱性非常突出。由于其优异的附着力和耐化学品性，环氧体系的涂料是防腐蚀涂料的优选体系。当然，环氧树脂涂料也存在其固有缺陷。由于环氧树脂中含有芳香醚键，漆膜经紫外光照射后容易降解断链，因此其户外耐候性较差。

近年来，经过环保部门压迫式的环保督查，工业涂料水性化进程取得较快的推进，其中环氧体系的工业涂料水性化进程推进尤其迅速。水性环氧涂料泛指涂料中成膜树脂以环氧组分作为主要成膜物之一的水性涂料，例如水性环氧酯、双组分水性环氧和丙烯酸改性环氧涂料体系。目前在集装箱行业，涂料的水性化已经超过90%。集装箱涂料领域主要采用水性环氧富锌底漆、水性环氧中涂和水性丙烯酸面漆的复合涂层体系。集装箱涂料的水性化从另一方面也极大的推动了环氧涂料的水性化。自2016年以来，国内水性环氧树脂和涂料的制备及应用技术飞速进步，许多水性环氧应用案例成功应用于工业防护领域。

按照ISO《色漆和清漆 防护漆体系对钢结构的腐蚀防护 第2部分 环境分类》的规定，大气环境按照腐蚀等级，从低到高可分为C1到C5M共6个腐蚀等级。应用于工业防护领域的水性涂料的常见体系包括3个：水性丙烯酸体系、水性醇酸体系和水性环氧体系。其中水性环氧体系又可分为：水性环氧酯体系、双组分水性环氧体系和双组分水性环氧-丙烯酸杂化体系等。水性丙烯酸体系防腐性能最差，但耐候性优异；水性醇酸和水性环氧酯一般为单组分体系，施工方便，防腐性能中等，适用于对防腐要求不高的C1~C2体系；而对防腐性能要求较高的C3以上体系，一般推荐使用双组分水性环氧体系；而对于防腐性和耐候性均有要求的涂层，可以选择双组分水性环氧-丙烯酸杂化体系。在实际应用中，需要根据实际性能要求选择合适的涂层体系，如图1所示。本文重点介绍应用于工业防护领域的三种水性环氧体系：单组分仪征水性环氧酯体系、双组分水性环氧涂料和双组分水性环氧/丙烯酸杂化涂料体系。

1水性环氧涂料体系

1.1单组分水性环氧酯涂料体系

1.1.1涂料体系

水性环氧酯涂料同时具备了环氧体系与干性油的优良特性：其中环氧组分具有较高的耐腐蚀性；植物油脂肪酸组分可以进行氧化交联，进一步提高防汽车线束护性能。因此，水性环氧酯涂料具有较高的硬度和更优的耐水解性，漆膜在成膜过程中干速也更快，并且具有优良的耐腐蚀性能，特别适用于工业防腐领域。目前主流的水性环氧酯产品是自乳化制备的产品，主要采用乙烯基改性法获得自乳化水性环氧酯。所制备水性环氧酯采用丙烯酸接枝环氧酯，所制备产品结合了环氧酯树脂附着力强、耐水耐腐蚀性优和丙烯酸树脂成膜性好、光泽度高的优点。特别是在涂料成膜后，在催干剂和氧气作用下，水性环氧酯中的双键发生氧化交联反应，形成交联状结构，可以极大的提升涂层的耐水性和防腐性能。

表1给出了水性环氧酯树脂参数。本树脂可用水稀释成泛蓝相微白乳液，在使用过程中需要加入催干剂进行氧化交联。本树脂为自乳化体系，具有优异的剪切稳定性，可参与磨浆。为了适应环保部2014年颁布的HJ 《环境标志产品技术要求水性涂料》的要求，同时开发出低苯系物含量的水性环氧酯产品，其苯系物（苯、甲苯、二甲苯、乙苯）含量低于100 ppm，并且性能与常规产品相当

1.1.2 制备工艺及配方

单组分水性环氧酯涂料制备的工艺见图4所示，参考配方见表2。具体工艺如下：

①制备水性环氧酯分散体：将水性环氧酯树脂CTW-6070、催干剂、pH调节剂、依次加入反应釜中，300~500rpm低速搅拌均匀，转速提高到800~1000rpm，加入树脂质量60~90%的去离子水，得到水性环氧酯分散体CTW-6042；

②研磨颜填料浆：将水性环氧酯树脂、润湿分散剂、消则拉力机的有效行程最少为880mm才能保证实验的正常进行泡剂、流平剂依次加入反应釜中，低速搅拌均匀，再依次加入颜料、填料进行研磨，研磨至细度30μm以下，出料，得到颜填料浆；

③涂料配制：将剩余的水性环氧酯分散体加入反应釜中，边搅拌边加入步骤①得到的颜填料浆，搅拌20min后缓慢加入增稠剂和助溶剂混合溶液，调整粘度至规定粘度，得到单组分水性环氧酯涂料。

1.1.3汽车底盘涂装应用案例

考虑到涂料的施工性，目前在汽车零配件（如传动轴、车桥、水箱、散热片、压缩机等）领域用的低温烘烤型水性涂料（一般低于100℃），可采用水性环氧酯体系。采用低温烘烤型单组分水性环氧酯涂料作为底面合一涂料，喷涂汽车悬架总成。汽车悬架总成的喷涂工艺包括以下几个步骤：①工件表面处理；②喷涂；③固化。具体的施工步骤包括以下几个部分：脱脂→水洗→表调→磷化→水洗→预烘→喷涂1→流平→喷涂2→烘烤固化→喷修补漆→工件下线。

采用制备的水性环氧酯涂料喷涂汽车悬架工件，测试性能如表3。由表3中数据可知，涂层平整光滑，无泡，外观良好。涂层光泽为45，涂料对底材附着力较好，硬度达到H。特别地，喷涂后的样板和工件具有较好的耐水和耐盐雾性能。根据实验数据可知，本项目涂料产品可常温干燥，具有良好漆膜附着力、电阻表耐腐蚀性能优异、存放稳定性好，可代替传统溶剂型涂料，可广泛应用于汽车零部件涂料领域。

（文本选自《2019年水性技术年会论文集》，（参考文献 略）作者：许飞，庄振宇，张汉青，等，中海油常州环保涂料有限公司，水性电泳涂料分公司，中海油常州涂料化工研究院有限公司 ，国家涂料工程技术研究中心）