水性环氧涂料耐盐雾性影响因素的研究

data-full-width-responsive="true"> 水性环氧涂料耐盐雾性影响因素的研究沈春华，杜飞飞，姚唯亮，金贤君 （ 上海涂料有限公司技术中心，上海 200062）0 引言随着人们环保意识的增强，溶剂型涂料难闻的气味和较高的毒性已引起人们对环境及健康的担忧。水性涂料具有气味小、毒性低的特点，逐渐受到人们的重视。环氧类涂料以其优异的防腐蚀性、施工性和价廉等特点而被广泛应用，并成为防腐类涂料的主流产品。而水性环氧涂料由于含有亲水基团，其防腐蚀性往往不如溶剂型涂料。本文涂料所用的水性环氧乳液粒径小且粒度分布均匀，在适宜的PVC（颜料体积浓度）下，制备的水性环氧涂料的耐盐雾性与溶剂型涂料相差无几。1 实验部分11 原材料水性环氧乳液A ：STW703A，上海新华树脂厂；水性环氧乳液B ：对照乳液；水性环氧胺固化剂STW703B，上海新华树脂厂；液体环氧树脂；聚酰胺固化剂。12 制漆、制板与养护制漆：乳液A 与乳液B 采用相同的配方制漆，与溶剂型环氧涂料进行对比实验。乳液A 与溶剂型环氧涂料按不同的PVC 配方进行对比实验。水性环氧涂料的PVC 估算方法同溶剂型涂料。制板：采用空气喷涂，共2 道，每道膜厚40 m，喷涂间隔24 h，共计膜厚80 m。养护：25℃下养护7 d。划叉样板和完整样板同时进行盐雾试验。盐雾时间从样板进入盐雾试验开始计时，至样板除边缘1 cm处以外出现起泡、锈蚀等明显漆膜弊病时为止。2 结果与讨论虽然水性环氧涂料和溶剂型环氧涂料都是由环氧树脂和固化剂进行交联固化，但是它们的成膜机理完全不同。图1 直观地表述了水性环氧涂料的成膜过程。由图1 可见：环氧树脂与固化剂的固化反应首先从乳液粒子界面开始，固化反应完全则需要固化剂透过界面膜进入到乳液粒子内部。乳液粒径较小时，乳液粒子具有较大的比表面积。按配比的固化剂在乳液粒子表面分布浓度较低，固化反应速率相对较慢，固化剂有充分的时间与空间扩散进入乳液粒子内部，与环氧树脂进行充分地固化反应，形成均一、固化完全的硬膜。而整个固化过程随着水分的不断挥发，乳液粒子与固化剂的碰撞也越来越频繁，环氧基团与固化剂的反应也就会越来越快。因此当乳液粒径足够小、粒度分布足够均匀时，可以近似视为溶剂型涂料的成膜过程，从而在计算其PVC 时，也能简化为溶剂型涂料的经验公式，实验也证明了其合理性。21 乳液粒径对耐盐雾性的影响乳液粒径越小、分布越窄，则乳液粒度分布状态越好。水性环氧乳液A 和B 的粒度分布图如图2 和图3 所示。由图2、3 可见：水性环氧乳液A 的d（05）=0544 m，比水性环氧乳液B 的d（05）=1266 m 要小得多，峰的形状更窄，粒度分布也更均匀。分别用水性环氧乳液A 和B 配制水性环氧涂料，与溶剂型环氧涂料的耐盐雾性进行比较，结果见表1。由表1 可见：粒度分布较小的水性环氧乳液A配制涂料的耐盐雾性可与溶剂型涂料相当。当乳液粒径不够小，粒度分布不够均匀时，其耐盐雾性显著下降。22 PVC 对耐盐雾性的影响由于水性环氧乳液交联成膜的致密性不如溶剂型涂料，为了弥补这个缺陷，需要加入较多的基料去成膜，因此较低的PVC 反而能够得到更好的耐盐雾性。而溶剂型涂料在PVC 达到40%~50% 时，防腐蚀性较好。除了成膜机理不同外，溶剂型涂料的漆料（外相）是一个连续相，成膜过程中颜料间的空隙可自然地被漆料所填满；但乳液成膜前，它可与颜料组成混杂物，也可各自聚集在一起，这样在最后成膜时，为使颜料间空隙被乳液填满就需要更多的乳液粒子，因此水性涂料的CPVC（临界颜料体积浓度）总是低于溶剂型涂料的CPVC。当乳液粒径减小时，CPVC 可以上升一点，因为乳液较易挤在颜料之间。当体系温度升高，或有成膜助剂时，CPVC 也可升高。因为此时乳液粒子流动性较好，较易进入颜料间隙。表2 为不同PVC 溶剂型环氧涂料的耐盐雾时间。由表2 可见：溶剂型环氧涂料的耐盐雾时间随着PVC 的增加而增加，但是达到一定程度后，继续增加PVC，其耐盐雾性反而下降。表3 为不同PVC 的水性环氧涂料的耐盐雾性。由表3 可见：水性环氧涂料的耐盐雾性随着PVC 的增加而减小。由表2 与表3 可见：（1）溶剂型环氧涂料的耐盐雾性随着其PVC 的增加而上升，但越过临界值（一般为50%）时，则突然降低。（2）水性环氧涂料在PVC 较低时，其耐盐雾性与高PVC 下的溶剂型环氧涂料相当，但当PVC 逐渐升高，其耐盐雾性逐渐下降。此外，实验中水性环氧涂料与溶剂型环氧涂料的耐盐雾性相当，也从侧面佐证了在乳液粒径足够小，粒度分布足够均匀时，水性涂料的PVC 与CPVC估算可以使用溶剂型涂料的经验公式，从而得出一些研究规律。3 结语水性环氧涂料的耐盐雾性主要受乳液粒径和PVC 这两大因素影响。笔者使用的水性环氧乳液粒径较小，且粒度分布均匀，其PVC 的估算方式可类同溶剂型环氧涂料，CPVC 可以适当放宽，从而在保证涂料性能的前提下尽量节约成本。选用的乳液配制的水性环氧涂料的PVC 约20% 时，其耐盐雾性与溶剂型环氧涂料（PVC 为40%~50%）相当。