水性集装箱涂料现状与展望

data-full-width-responsive="true"> 自2017年4月1日开始，全国标准干货集装箱生产 厂家的涂装生产线， 由溶剂型涂料体系变更为水性涂料 体系，从而开启了水性集装箱涂料大规模使用的元年。 据不完全统计，2017年全年生产使用水性涂料的标准箱 共计超过280万TEU，使用水性集装箱涂料约20万t， 从 而减少VOC 排放约10万t。水性集装箱涂料的大规模 推广，使整个工业涂料市场发生非常大的变化，水性化、 高固含等环保涂料的应用得到了较大发展，带动工程机 械、交通设备等行业向环保涂装大步迈进。 本文主要从水性集装箱涂料目前的技术路线、相 关性能标准及施工应用等方面进行介绍。1 水性集装箱涂料配套及目前技术路线水性集装箱涂料体系主要有含富锌底漆与不含富锌底漆 2 种涂料配套。由于不含富锌底漆的配 套是威士伯主推的聚偏二氯乙烯( PVDC) 底漆/丙烯 酸面漆体系，主要应用在东莞马士基工厂，而在其他 客户工厂或箱东处应用都比较少。因此本文主要介 绍含富锌底漆的三涂层配套体系，详见图 1。从图 1 可以看出，水性集装箱涂料配套体系主要 包括水性环氧富锌涂料、水性内面漆、水性中间漆、水性丙烯酸面漆 4 个品种。1 1 水性环氧富锌涂料由于锌粉的存在，水性环氧富锌涂料可有效地对 箱体进行阴极保护，延缓箱体腐蚀进度，防止因磕碰引 起的漆膜脱落，因此该体系得到了箱东的一致认可。 水性环氧富锌涂料，主要成分包括环氧树脂、固 化剂、锌粉及各种助剂，活泼金属锌粉可与水发生化 学反应，因此在有锌粉存在的组分中，不可以含有水 分，而环氧涂料中的环氧树脂和固化剂也不可以在一 个组分中，因此设计配方时有2 种思路。( 1) 锌粉与环氧树脂在一个组分中，这种配方设 计思路较接近于溶剂型环氧富锌涂料，主要的差异是 其中的溶剂为可溶于水的醇醚类溶剂，环氧树脂也为 可溶于水的树脂( 乳液) 。该体系因醇醚溶剂极性非常 高，再加上锌粉密度非常大，防沉降和防流挂成为配方 设计的核心因素。一般都会用多种类型的防沉助剂进 行复配，如同时使用膨润土、气相二氧化硅、聚脲类等。 而该体系的固化剂一般为含水的胺类固化剂，为保证 防腐性能，其在水中的溶解性大小为重点考虑因素。( 2) 锌粉与胺类固化剂在一个组分中，这种配方 设计思路较溶剂型涂料的差异较大，因所用的胺类固 化剂一般较少，因此锌粉可否被树脂充分包覆、如何 降低后续施工时水与锌粉的反应速率成为配方的设 计重点。该配方设计的优点为配方的 VOC 整体含量 相对较低，如，可低于 250 g/L。 因水性环氧富锌涂料是给箱体提供防腐的主要 涂层，因此该产品的防腐性能、机械性能为配方设计 要点，同时要重点兼顾施工性能。1 2 水性内面漆目前水性内面漆主要的配方体系有:水性环氧内 面漆、水性丙烯酸环氧内面漆2 种。( 1) 水性环氧内面漆。该体系是原溶剂型体系 内面漆水性化的方案，主要组分为水性环氧乳液、水 性环氧固化剂、防锈填料、颜料、功能填料等组成。目 前考虑到体系的稳定性，一般采用自乳化的环氧乳 液，其对使用温度、搅拌力度等相对不敏感，但目前看 来国内企业生产的树脂大部分有一定提升空间，一定 提升空间，譬如国内公司大多直接采购乳化剂，而非 自主研发，这样就受限于乳化剂品种、性能等，其合成 的环氧乳液往往在稳定性方面有所欠缺，譬如高温、 高剪切力等条件下易破乳，亦或者稳定性优良情况下，因大量乳化剂的使用，环氧漆膜耐腐蚀、耐水性等 较差;水性固化剂方面，目前各家涂料供应商差别非 常大，但从防腐角度考虑，水溶性非常优异、反应活性 较低的固化剂不适合用于水性集装箱涂料内面漆。 因亲水基团的引入，在同等条件下水性涂料防腐性能 没有溶剂型的好，因此需要防锈填料进行补强，但防 锈填料的选择需要重点考虑该填料在水相中的电离 度、pH 等参数。( 2) 水性丙烯酸环氧内面漆。该体系一般选用 特种丙烯酸树脂作为主体树脂，再引入液体环氧进行 杂化。除此以外，为保证体系的防腐性能，防锈填料 的补强作用需要特别重点考虑。另外，体系的初期耐 水性也需要特殊技术进行加强。该配方体系的优势 为成本相对较低，但考虑防腐的因素，目前占市场 80%以上份额的主流涂料供应商，没有选择该体系。1 3 水性中间漆水性中间漆主要的配方体系有: 水性环氧中间 漆、水性丙烯环氧中间漆、水性丙烯酸中间漆3 种。 水性环氧中间漆、水性丙烯酸环氧中间漆配方设 计思路与水性内面漆类似。 水性丙烯酸中间漆的主体树脂为高相对分子质 量的丙烯酸乳液，众所周知，丙烯酸乳液在防腐涂料 中一般用于面漆，其本身的防腐性能较环氧乳液差距 较大，为达到或等同于可交联的环氧乳液的防腐等 级，丙烯酸中间漆的最重要的设计要点为提高防腐性 能，防腐填料、防腐助剂等用量相对都较高。但因丙 烯酸乳液与环氧乳液成本差异巨大，该配方体系的成 本优势明显，但随着国产环氧乳液性能的提升，成本 优势有降低的趋势。1 4 丙烯酸面漆水性丙烯酸面漆因丙烯酸乳液单体的不同，主要 分为纯丙乳液、硅丙乳液和苯丙乳液。 水性丙烯酸面漆主要是赋予漆膜优良的外观、较 高的耐候性及耐水性等性能。从上述 3 种乳液单体 看，硅丙乳液的耐候性、耐水性及耐沾污性都优于其 他 2 种乳液，但因硅烷等引入，成本较高; 相对而言， 纯丙乳液的性能和成本较均衡，目前应用最多; 苯丙 乳液耐候性稍差，但成本优势明显。 丙烯酸面漆除乳液组分外，颜料也是重要的组分 之一。从环保角度看，目前使用的颜料都为无重金属 的产品，但部分颜料稳定存在对 pH 有一定的要求，因此配方设计时需对各个颜料pH 需求进行确认并处理。 丙烯酸面漆的初期耐水性为目前箱厂重点考虑 的性能之一，在配方设计阶段，成膜助剂的选择、功能 填料的使用等为重点考虑因素。