0引言

防腐涂料是指以有機或無機樹脂為成膜物，添加顏填料和助劑而制備的用于對金屬進行保護的涂料， 目前其產值規模已經超過了建筑涂料位居行業首位。防腐涂料廣泛使用在海洋船舶、軌道交通、石油煉化、基礎設施建設中。隨著“全面實施海洋戰略， 發展海洋經濟”的規劃提出，海洋經濟今年得以長足發展，成為國民經濟新的增長點，其中海洋環境配套的防腐涂料需求也大幅增加，為行業發展帶來了契機。

目前，溶劑型防腐涂料在防腐涂料中仍然占據著絕大部分比重，溶劑型防腐涂料以有機溶劑作為溶劑，施工后有機溶劑揮發在空氣中造成污染。同時在運輸和存儲環節，有機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溶劑作為主要分散介質的涂料，現場施工后，水揮發到空氣中，樹脂反應成膜。水性涂料具有綠色環保的特點，能夠降低有機溶劑對環境的污染，是防腐涂料的發展趨勢之一。此外，國家財政部在2015 年對 VOC＞420 g/L 的涂料征收消費稅。旨在促進防腐涂料向低 VOC 化、 水性化轉型，對可持續發展具有重要的意義。

環氧涂料目前是防腐涂料中使用量最大的單品品類，環氧涂料的水性化具有重要的意義，目前水性環氧防腐涂料主要有 2 個工作方向，一個是樹脂合成，制備一種性能優異的水性環氧樹脂或固化劑，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、復配來進行性能改善和工藝優化， 制備出綜合性能優異的防腐涂料產品。本文重點研究了適用于工業防腐領域的水性環氧鐵紅底漆、水性環氧中間漆和水性環氧面漆。以不同的環氧乳液和固化劑為原材料，考察配方涂層的耐鹽霧性、機械性能和施工性等性能指標。

1環氧乳液和固化劑的合成

(1)環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 環氧樹脂一起加入到帶保溫套的分散設備中，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，注意觀察相反轉前后現象，乳化、分散完畢后即得到相對應的環氧當量的環氧乳液產品。環氧乳液配方如表 1 所示。 

表 1 環氧乳液配方

(2)專用環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瓶中，緩慢升溫至 120 ℃反應控制酸值合格后（理論酸價）降溫再加入環氧樹脂，緩慢升溫至 140 ℃反應 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，在攪拌狀態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，細度＜60 μm 后出料，加入水性環氧乳液，攪勻后過濾出料。水性環氧鐵紅底漆的基本配方如表 2 所示。

表 2 水性環氧鐵紅底漆基本配方

2.2測試與對比

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

表 3 環氧固化劑配比對涂料性能的影響

（2）分別以 2 種環氧乳液 A，B 和固化劑為成膜物質，設計顏基比為1.2，E/A=1.4。制板測試性能，主要考察的指標包括：黏度、外觀、干燥性、附著力、耐沖擊、鹽霧性以及貯存穩定性，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械性能、干燥時間基本一致，都能通過環氧防腐漆的測試標準。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，生銹等現象；劃線處的擴蝕情況，乳液B配方稍微有優勢。鹽霧 1000 h 后，乳液 A 配方板面有一些起泡現象，乳液B配方僅劃線處有起泡現象，從劃痕處擴蝕 情況來看，兩個配方沒有明顯的差別，見圖 1。

圖 1 耐鹽霧 1000 h 外觀

3水性環氧面漆的制備

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，加入水調節至合適的施工黏度，噴涂制板， 20 ℃養護 14 d 后考察性能。水性環氧面漆基本配方如表 5所示。

表 5 水性環氧面漆基本配方

3.2測試與對比

水性環氧樹脂和固化劑的配比會影響成膜質量， 以及漆膜性能，特別是附著力、耐水、耐鹽霧等性能， 通過對比環氧基和氨氫物質的量比，實驗發現環氧/ 活潑氫物質的量比在 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。主要原因是環氧乳液固化受擴散控制，固化劑在乳膠粒子邊緣聚集，乳膠外部會先固化。當固化劑用量過高時， 乳膠邊緣固化速度過快，導致固化劑進一步向內擴散受阻，乳膠內部固化不完全，漆膜的物化性能下降，殘余的固化劑還會進一步降低漆膜的耐水性；當固化劑用量過低時，會影響環氧乳液的固化，導致漆膜交聯密度降低，也會造成漆膜綜合性能降低。水性環氧面漆性能對比如表 6 所示。

表 6 水性環氧面漆性能測試結果對比

4結 語

本文使用自制乳液制備的 3 種水性環氧漆，其性能與進口乳液配方對比沒有明顯的差異。各項性能測試結果達到了目前市場上通用的油性環氧涂料性能指標要求，完全可以替代目前的油性同類產品。水 性防腐涂料是一種綠色環保涂料，具有比溶劑型更低的 VOC 排放量，VOC 降低了 50%～90%，對于保護大氣環境和施工作業人員的身心健康有著舉足輕重的作用。隨著各地環保條例的不斷出臺，上海振華港機等一部分重點地區的企業，對使用水性防腐涂料替換傳統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品在電力設備、石化儲罐、 港口機械等領域獲得實際應用的潛力。