掌婷婷，朱结东（上海华谊精细化工有限公司，上海 200062）

摘要：采用水性环氧乳液STW602和水性胺类固化剂作为成膜物质，制备水性双组分环氧底漆。探讨水性胺类固化剂种类，环氧与活泼氢的计量比例，颜基比对最终涂层性能的影响。

关键词：双组分；水性环氧乳液；水性胺类固化剂；水性环氧漆；

中图分类号：TQ637    文献标志码：A    文章编号： 

1 引言

随着人们环保意识的增强及各行各业环保政策的出台，工业漆水性化已成为工业防腐研究的一个重要发展方向。在工程机械，轨道交通，钢结构等领域内^[1]，水性化程度越来越高。在工业涂料金属基材表面防护中，水性环氧底漆^[2-3]因其优异的防腐性及机械性能，备受欢迎^[4]。

水性双组分环氧底漆^[5]是以水作为分散介质，以环氧乳液^[6]与胺类环氧固化剂[7]为成膜物质，在固化过程中形成三维立体网状结构，表现出优异的附着力，耐水，耐腐蚀性能。然而水性环氧底漆要具有优异的防腐性能，需要做好配方设计。本文选用的STW602环氧乳液是通过相反转工艺制备，乳液粒径小，且分布窄，形成的漆膜均匀性好，成膜性佳。故本文以STW602环氧乳液为成膜物质，探究固化剂种类，环氧/胺的比例，颜基比对水性环氧底漆性能影响。

2试验部分

2.1 主要原料

主要原料：STW602环氧乳液，华谊精化；水性环氧固化剂1#为乳液型脂肪胺类固化剂；水性环氧固化剂2#为脂肪胺加成物固化剂，水性环氧固化剂3#为增韧改性胺固化剂，均为自制；助溶剂，分散剂，消泡剂，钛白粉，氧化铁黑，磷酸锌，重晶石粉，超细滑石粉，基材润湿剂，增稠剂，去离子水等均市售。

2.2 涂料参考配方

水性环氧底漆的参考配方见表1。

表1 水性环氧底漆的参考配方

2.3 水性环氧底漆制备工艺

1）  A组分制备

将环氧乳液，去离子水，助溶剂，分散剂，消泡剂加入到带冷却水夹套的研磨缸中，在搅拌状态下，加入钛白粉，氧化铁黑，磷酸锌，重晶石粉，超细滑石粉颜填料，研磨分散，待细度小于30微米后，加基材润湿剂，增稠剂，充分搅拌1h，过滤出料。

2）  B组分制备

固化剂用去离子水兑稀，搅拌均匀，备用。

乳液型固化剂直接使用。

2.4 性能测试

（1）样板制备

将A，B组分按一定比例混合，搅拌均匀，然后喷涂。

机械性能测试样板：采用马口铁，先用砂纸打磨，再用乙醇擦拭干净。

耐盐雾性测试样板：采用冷轧板，先用乙醇除去表面的油，然后砂纸打磨，再用乙醇擦拭干净。喷涂后的样板在(23±2)℃,( 50±5)%湿度的恒温室养护7天。

（2）检测项目与检测方法

 检测项目与检测方法见表2。

表2 涂层检测项目与检测方法

检测项目	检测方法	样板
划格附着力，1mm	GB/T 1720—1979（1989）	膜厚（20±3）μm
柔韧性	GB/T 1731—1993	膜厚（20±3）μm
耐冲击性	GB/T 1732—1993	膜厚（20±3）μm
耐盐雾性	GB/T 1771—2007	膜厚（60±5）μm

3 结果与讨论

3.1 水性胺类固化剂的选择

固化剂对漆膜的性能影响很大。

水性胺类固化剂[7]可分为乳液型和水溶性。乳液型固化剂分子量大，表干速度快，但相互接触渗透较困难；而水溶性的固化剂分散均匀，与环氧乳液粒子渗透型好，反应比较充分，但分子亲水性较强。本文自制三种固化剂进行对比，它们分别是：1#乳液型脂肪胺类固化剂；2#水溶性脂肪胺加成物固化剂；3#水溶性增韧改性胺固化剂；

在实验过程中对这三种固化剂的主要性能进行了对比，结果见表3。在表中可以看出，1#号乳液型的固化剂表干速度明显快于2#号和3#，10min即可表干；划格附着力，正冲等性能三者相当；但仅有3#固化剂能通过反面冲击50cm，未出现开裂剥落，表明其涂层的韧性要好于1#和2#；3#固化剂的耐盐雾性能表现也最佳，400h后单边扩蚀（剥离）为2mm。分析原因，是3#固化剂经过增韧改性，与纯的通用环氧乳液STW602交联后的漆膜柔韧性比较好，能有效释放因水和溶剂挥发漆膜收缩产生的应力，从而具有更高的附着力和更强的抗剥离强度，同时能有效阻隔水和氧气的渗透，涂层的耐盐雾性能较好。这三种固化剂在实际的应用中，各具优势。1#乳液型脂肪胺类固化剂因其快干特点，可以应用在“湿碰湿”工艺中，覆上的面漆具有较好的外观。2#水溶性脂肪胺加成物固化剂可以满足一般工业的防腐要求。3#水溶性增韧改性胺固化剂因其优异的防腐性能，可以应用在有C4要求的桥梁钢结构中。

表3不同固化剂对涂层性能的影响

测试项目	1#	2#	3#
表干（轻触无指痕），min	10	16	30
划格，1mm	通过	通过	通过
弯曲，1mm	通过	通过	通过
正冲，50cm	通过	通过	通过
反冲，50cm	开裂，剥落	开裂，剥落	通过
耐水性，7d	无异常	无异常	无异常
划线耐盐雾，400h	剥离2.7mm	剥离2mm	剥离1mm

3.2 环氧与活泼氢的计量比例

在双组分的水性环氧底漆中，环氧与活泼氢的计量比例对耐盐雾性能有着较大的影响。胺若过量，则未参与反应的过量胺会迁移至漆膜表面，影响耐水和耐盐雾性能。所以配方中一般会设计为环氧适当过量，尤其是水性体系中，环氧乳液呈粒子形态，与胺的相互反应程度比油性更差，所以通常会环氧过量。但环氧过量太多，涂层致密性下降，反而降低最终涂层的各种抗性。实验结果如表4。当环氧/胺的计量比为1：1时，发现涂层耐盐雾性能不是最高的。提高环氧与活泼氢的计量比为1.2时，发现耐盐雾会有明显提高。再提高计量比为1.4时，耐盐雾性能稍有所下降，但也能满足要求。固化剂量适当的下降，使得环氧基团过量，可尽量将亲水性的胺反应完全，在漆膜中残留的较少，亲水性降低，抗水渗透性和耐盐雾性会相应提高。同时更多的环氧可以保证与基材有更好的键合，提高附着力。

表4环氧与活泼氢的计量比对涂层耐盐雾性能的影响

环氧/活泼氢计量比	1：1	1.2：1	1.4：1
耐水性，7d	无异常	无异常	无异常
划线耐盐雾，500h	剥离2.8mm	剥离1.8mm	剥离2mm

3.3 颜基比

本文以STW602环氧乳液和3#水溶性增韧改性胺固化剂为成膜物质，颜填料选钛白粉，氧化铁黑，磷酸锌防锈颜料，硫酸钡，超细滑石粉，研究颜基比对耐盐雾性能影响。试验结果见表5。从表中可以看出，当颜基比从1.5提高到2时，剥离宽度下降，耐盐雾性能有所提高，这是因为，颜基比控制在CPVC范围内时，干膜中基体树脂占比减少，漆膜整体的疏水性会增加，同时颜料起到了很好的屏蔽，涂层机械性能和耐盐雾性能会有所提高。

表5 颜基比对耐盐雾性能的影响

颜基比	1.5：1	1.75：1	2：1
耐水性，7d	无异常	无异常	无异常
划线耐盐雾，700h	剥离3.9mm	剥离3.2mm	剥离2mm

4 结论

（1）针对水性固化剂的选择，通过研究发现，1#乳液型脂肪胺类固化剂因其快干特点，可以应用在“湿碰湿”工艺中，覆上的面漆具有较好的外观。2#水溶性脂肪胺加成物固化剂可以满足一般工业的防腐要求。3#水溶性增韧改性胺固化剂因其优异的防腐性能，可以应用在有C4要求的桥梁钢结构中。

（2）采用水性环氧乳液STW602和水性胺类固化剂作为成膜物质，制备双组分水性环氧底漆。结果表明，选用水溶性增韧改性的脂肪胺类固化剂、环氧/活泼氢为1.2，，颜基比为2，最终漆膜的耐盐雾性能最佳，优化配方的涂层划线耐盐雾性能可达到500h以上，能满足工程机械、轨道交通等行业的防腐要求。

参考文献

1  戴惠新，赵世红，郑云昊，等.水性环氧底漆在城轨车辆上应用的难点[J].中国涂料, 2014，29（1）：53-55.

2  闫世友，郝斌，张杰强，等.新型水性环氧防腐涂料的制备与性能研究[J].化学工程与装备, 2014（9）：1-4.

3  刘成楼.高性能水性环氧防腐底漆的研制[J].上海涂料，,2014,52(2):20-23.

4  虞兆年.涂料工艺[M].北京：化学工业出版社，1997：258-302.

5  江雪琴，王恩琪，伍小军.高性能水性环氧防腐涂料的研制[J].中国涂料, 2018，33（9）：36-39.

6  白康.水性环氧乳化剂的合成及乳液性能研究[D].武汉：武汉理工大学，2015.

7  段穎，伍青春，庄一鸣，等.新型非离子型水性环氧固化剂的制备[J].涂料工业, 2012，42（1）：32-35.