如何制備水性環(huán)氧防腐蝕涂料？

  環(huán)氧樹(shù)脂的防腐蝕性能優(yōu)異，對金屬和非金屬復合材料的附著(zhù)力好、抗化學(xué)品安全性能優(yōu)良、硬度高、柔韌性好等優(yōu)點(diǎn)被普遍研究應用于企業(yè)各個(gè)不同領(lǐng)域如粘接劑、涂料等。因此水性環(huán)氧涂料作為行業(yè)內未來(lái)的一個(gè)方向漸漸成為大家關(guān)注的熱點(diǎn)。

  水性環(huán)氧涂料與溶劑型環(huán)氧涂料相比，其涂料中含有較少的揮發(fā)性有機溶劑，使得環(huán)保的壓力降低。但是水性環(huán)氧涂料目前仍存在涂料干性慢、干燥條件要求較高的問(wèn)題，這也是水性環(huán)氧底漆在制備和研究中需要解決的問(wèn)題。

  目前水性環(huán)氧底漆的綜合性能尚難滿(mǎn)足應用要求，在施工性、穩定性和防腐蝕性方面與溶劑型環(huán)氧涂料相比還有較大的改善空間。水性環(huán)氧涂料的配方設計復雜了很多，其中主要的原因還是成膜物質(zhì)的不同。各個(gè)廠(chǎng)家的水性環(huán)氧樹(shù)脂，它們的特點(diǎn)與應用的環(huán)境不同而相差較大，所以對于不同廠(chǎng)家的產(chǎn)品，單純的進(jìn)行使用配方的直接替換有一定的難度。

  下面，小編就和大家一起探討一下水性環(huán)氧防腐漆的配方設計。

  1、水性環(huán)氧乳液 目前市面上的水性環(huán)氧乳液從合成的工藝來(lái)說(shuō)，主要分為兩種：

  (1)外乳化法——使用環(huán)氧樹(shù)脂的乳化劑，然后跟環(huán)氧樹(shù)脂混合，但是由于各家的乳化劑的乳化能力的不同，所以添加量不同，混合均勻后在這個(gè)體系中逐漸加入水。在這個(gè)過(guò)程中，乳化劑的添加量與漆膜的耐水性、耐鹽霧性等有很大的關(guān)系。

  (2)自乳化法——將親水的基團接入到環(huán)氧樹(shù)脂分子鏈上，使得環(huán)氧樹(shù)脂在不存在游離乳化劑的情況下，也可以被水稀釋。

  這里需要說(shuō)明的是，以上兩種制備方法并沒(méi)有明確的優(yōu)劣之分，但工藝的不同，其性能相差也很大。通常情況下，在加入相同的親水基團的情況下，環(huán)氧乳液粒徑越小，其乳液的穩定性、漆膜的耐水性以及耐鹽霧性能越好。例如我司的產(chǎn)品AERS®6056，其平均粒徑為D90≤1μm，具備了如下優(yōu)點(diǎn)：

  (1)穩定性好，對顏填料有一定的分散作用

  (2)表干速度快，可用水稀釋

  (3)低氣味，環(huán)保安全

  (4)具有優(yōu)異的耐水性和耐鹽霧性

  (5)粒徑小，流平性好，光澤高

  2、水性環(huán)氧固化劑 水性環(huán)氧固化劑與溶劑型環(huán)氧固化劑不同，水性環(huán)氧固化劑在目前市面上常見(jiàn)的類(lèi)型主要分為離子型與非離子型的胺加成物固化劑兩種。

  離子型固化劑主要是部分成鹽的改性脂肪胺水溶性固化劑，通常情況下，這一類(lèi)的胺固化劑由于胺在擴鏈的過(guò)程中，親水性逐漸下降，導致其無(wú)法通過(guò)自身的親水性來(lái)形成穩定的成分，所以需要在配方中加入少量的弱酸。

  非離子型固化劑則是在整體結構的設計中，通過(guò)加入親水的帶基團分子化合物，或者是使用親水性更加出色的樹(shù)脂進(jìn)行擴鏈，使得其可以在水加入的情況下也能穩定。我司的AERS®7013是該類(lèi)型的產(chǎn)品，其具備了優(yōu)異的干燥速度以及很好的耐鹽霧性能。

  這里需要說(shuō)明的是，名義上非離子型固化劑的防腐蝕性能比離子型更好，可是在實(shí)驗的過(guò)程中，如果非離子型的固化劑在設計的不夠理想的情況下，會(huì )導致其親水基團過(guò)多，或者游離的小分子胺殘留過(guò)多，從而使其防腐蝕性能比離子型固化劑更差。

  固化劑的選擇還是要以自身的涂料配方要求為主，我司的離子型固化劑AERS®7016就具備了優(yōu)異的耐鹽霧，并且與多種環(huán)氧乳液都可以適配。

  3、漆固比的選擇 我們在制備環(huán)氧涂料漆膜形成的過(guò)程中，所有環(huán)氧和胺官能團不會(huì )按照我們的理想情況全部參與反應，所以如果環(huán)氧基過(guò)量，可以提供較好的耐化學(xué)品性以及防腐蝕性。而胺過(guò)量有助于提高涂膜的固化速度和交聯(lián)密度，從而有利于提高涂膜的干燥速度、附著(zhù)力、耐溶劑性及涂膜光澤等。所以在制備環(huán)氧底漆時(shí)，通常會(huì )建議客戶(hù)使用1:0.8的比例。而在制備面漆或清漆的時(shí)候，我們通常建議使用1:1的比例。

  4、顏填料的選擇 在水性涂料特別是環(huán)氧底漆中，對于顏填料的篩選是較為關(guān)鍵的一環(huán)。目前市面上很多的填料，例如沉淀硫酸鋇、鈦白粉等，在使用的過(guò)程中，要對原材料進(jìn)行測試，查一下有無(wú)水相pH的變化，有些原料中含雜質(zhì)較多，如果出現內部雜質(zhì)較多的情況，那么其鹽霧性能會(huì )出現極大幅度的下降。 而防銹顏料，如三聚磷酸鋁、磷酸鋅等，是基于本身所具有的化學(xué)活性，與金屬表面的金屬離子反應形成一層致密的鈍化膜、磷化膜來(lái)抑制其腐蝕進(jìn)行。 在這里，對于廣大客戶(hù)朋友們來(lái)說(shuō)，選擇一家靠譜的顏填料供應商非常關(guān)鍵，切莫貪小便宜。

  5、助劑的選擇 首先需要說(shuō)的是分散劑，在環(huán)氧底漆制備的過(guò)程中，較好的選擇是非離子型分散劑。雖然非離子型分散劑對于底漆防腐蝕性能的影響較小，但是其在砂磨的過(guò)程中也存在著(zhù)砂磨分散效率差以及成本高的問(wèn)題。因此在分散劑的使用上很多客戶(hù)也會(huì )使用鈉鹽等類(lèi)型的分散劑，離子型的分散劑在底漆的添加上一定要慎重使用。 防流掛是環(huán)氧體系中非常重要的指標之一，主要體現在流變助劑的選擇。疏水性的氣相二氧化硅可用來(lái)防流掛，可用于水性環(huán)氧樹(shù)脂體系。這類(lèi)產(chǎn)品通過(guò)氫鍵相互作用以架橋的方式形成三維結構，因而具有假塑性和觸變性。有機膨潤土或蒙脫土在使用的過(guò)程中也可形成高效的觸變效應，適用于水性環(huán)氧樹(shù)脂體系，其通過(guò)水分子的架橋使無(wú)數的膨潤土薄片形成凝膠結構，薄片面上的烴鏈通過(guò)其較強的溶劑化能力而使體系增稠并產(chǎn)生觸變效應，從而在防流掛方面有優(yōu)異的效果。

  6、儲存穩定性 涂料的儲存穩定性，是一款涂料較基本也是較重要的性能。導致涂料的儲存穩定性不佳的原因有多種。目前總結幾個(gè)常見(jiàn)的原因：

  (1)環(huán)氧乳液本身的穩定性不佳。環(huán)氧乳液不同于溶劑型環(huán)氧，其在水中是處于分散的狀態(tài)，所以在使用以及儲存階段，如果是本身在結構的設計中不理想的產(chǎn)品，會(huì )出現硬沉底，甚至會(huì )出現水油分離的情況。這種情況下的產(chǎn)品，是無(wú)法制備出穩定性較好的涂料的。

  (2)有的環(huán)氧乳液由于乳化劑的乳化能力不佳，導致乳液的適用性有問(wèn)題，具體的表現為：無(wú)法參與到色漆的砂磨中，即在砂磨的過(guò)程中，會(huì )出現破乳等現象。這樣的乳液在制備涂料的過(guò)程中需要格外注意，盡量不要讓其參與到砂磨中。

  (3)加在環(huán)氧乳液部分的顏填料或助劑與環(huán)氧產(chǎn)生了反應，這種情況較多出現在顏料部分，如酞青藍，酞青綠等有機顏料。

  7、漆膜易出現的問(wèn)題 漆膜出現的問(wèn)題也較多，本文出于篇幅的考慮只說(shuō)其中的一個(gè)問(wèn)題：關(guān)于閃銹的問(wèn)題，水性環(huán)氧本身是不容易出現閃銹現象的，但是由于施工條件的不同會(huì )導致閃銹現象。如果在較為潮濕的條件下施工，則會(huì )在一些零件特別是板材上的焊接點(diǎn)、焊縫這一類(lèi)以及一些鑄件上面出現不同程度的閃銹現象。如果施工條件確實(shí)會(huì )經(jīng)常出閃銹現象，則需要對不同的防閃銹劑進(jìn)行評估。除了要評估防閃銹劑的性能，后期對于其防腐蝕性能、耐水性能等也要做詳細的評估。