0前言

近年，隨著地鐵城軌快速發(fā)展，軌道交通工具長期暴露在戶外或者地下潮濕環(huán)境中運(yùn)行，車體金屬材料容易被腐蝕。防腐蝕..的環(huán)氧系涂料應(yīng)用于金屬基材表面可有效防止和減少這類損失。在國家VOC減排政策驅(qū)動下，軌道交通車體用水性高性能防腐蝕涂料快速發(fā)展，其中轉(zhuǎn)向架采用水性環(huán)氧樹脂體系，附著力強(qiáng)、抗性好，并且具有耐水、耐高鹽霧性能，協(xié)助車體獲得有效的涂層防護(hù)體系，因VOCs控制在120g/L以下，減少排放的同時保證防腐涂層性能優(yōu)異，作為環(huán)境友好型涂料值得市場推廣。

目前轉(zhuǎn)向架的涂裝有以下幾類：環(huán)氧底漆+環(huán)氧厚漿涂料、環(huán)氧底漆+雙組分丙烯酸面漆、環(huán)氧厚漿涂料，本文主要研究環(huán)氧底漆+環(huán)氧厚漿涂料，主要針對水性環(huán)氧厚漿涂料進(jìn)行研究。

環(huán)氧系樹脂與多元胺固化劑反應(yīng)生成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，所以表現(xiàn)出優(yōu)異的硬度、強(qiáng)度、耐腐蝕、耐熱、耐溶劑等，除上述性能外，環(huán)氧涂層收縮率低，耐腐蝕效果好于其他樹脂，在車體的防腐涂料中應(yīng)用廣泛。

本研究采用商業(yè)化的原材料進(jìn)行水性環(huán)氧厚漿涂料配方和工藝設(shè)計(jì)，結(jié)合不同配方的涂膜性能分析，確定水性環(huán)氧樹脂分散體和固化劑，對比配方中幾類防銹顏料對水性底漆防護(hù)性能的影響，篩選流變助劑，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行配方優(yōu)化和工藝配套，產(chǎn)品

性能符合中車長春GF(18)-YQKF-JSTJ-011B《城鐵客車車體及轉(zhuǎn)向架用水性雙組分環(huán)氧厚漿涂料技術(shù)條件》。

1實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要原料和儀器

水性環(huán)氧樹脂，WEP01、WEP02、WEP03，進(jìn)口/市售：水性環(huán)氧樹脂WEP04、WEP05、WEP06，國產(chǎn)/市售：分散劑、有機(jī)硅消泡劑、氣相二氧化硅、改性磷酸鋅、磷酸鋅鋁、基材潤濕劑、締合型聚氨酯增稠劑、防閃銹劑，市售；三聚磷酸鋁，廣西：鈦白粉、超細(xì)硫酸鎖、超細(xì)滑石粉，國產(chǎn)；改性胺固化劑，國產(chǎn)/市售；去離子水，自制；防爆泡劑，進(jìn)口/市售。

檢測設(shè)備：涂膜劃格器，BGD 502/1；涂膜彎曲試驗(yàn)器，QTY-10A；刮板細(xì)度計(jì)，BGD 241/1；涂膜沖擊器，QCJ；臺式鉛筆硬度計(jì)，BGD507；打磨性測定儀，DM-Ⅲ：數(shù)顯黏度計(jì)，DV2THBTJ0；杯突試驗(yàn)儀，760N；電熱恒溫水浴鍋，HWS28；數(shù)顯拉開法附著力測試儀，BGD500：高低溫(交變)濕熱試驗(yàn)箱，GDJS-250C;鹽水噴霧試驗(yàn)機(jī)，HT-8052B；微型三角度光澤儀，BYK。

1.2 水性環(huán)氧厚漿涂料的基本配方(見表1)

1.3 水性環(huán)氧厚漿涂料的配制工藝

在料缸中加入去離子水，以300~500 r/min攪拌，加入消泡劑、分散劑、成膜助劑，攪拌5～10 min，慢慢加入流變劑、超細(xì)硫酸鋼、鈦白粉、超細(xì)滑石粉，以1000~

1 200 r/min攪拌30 min，砂磨至細(xì)度20μm以下，加入水性環(huán)氧樹脂、潤濕劑、防爆泡劑，攪拌20~30 min，調(diào)色后過濾出料。

1.4 水性環(huán)氧厚漿涂料主要檢測方法

主要檢測方法參考中車長春GF(18)-YQKF-JSTJ-011B《城鐵客車車體及轉(zhuǎn)向架用水性雙組分環(huán)氧厚漿涂料技術(shù)條件》。

2 結(jié)果與討論

2.1 水性環(huán)氧分散體的確定

水性環(huán)氧樹脂涂料的主體環(huán)氧樹脂，共成膜機(jī)理同其他水分散樹脂相同，隨體系中的水分不斷揮發(fā)，環(huán)氧樹脂粒子形成緊密的堆積，固化劑粒子與環(huán)氧樹脂分散相粒子不斷凝結(jié)，形成緊密的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，.終去 形成堅(jiān)韌的涂膜，分析研究涂層品質(zhì)的影響因素，.終達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

2.1.1 主體水性環(huán)氧分散體的選擇

選取市售中分子量E20的環(huán)氧分散體進(jìn)行基礎(chǔ)性能測試，這幾種環(huán)氧分散體是通過內(nèi)乳化或外加乳化劑等技術(shù)手段對固體環(huán)氧樹脂進(jìn)行水性化，水性化技術(shù)不同對厚漿涂料影響如表2所示。

由表2實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，實(shí)驗(yàn)01^#的彎曲、附著力、光澤均不合格：實(shí)驗(yàn)02^#的耐鹽霧性不達(dá)標(biāo)；實(shí)驗(yàn)04^#的彎曲性能不合格，光澤度稍好：實(shí)驗(yàn)05^#的耐丁酮差，耐鹽霧性能也不能達(dá)標(biāo)；實(shí)驗(yàn)03^#在厚漿中的附著力、耐丁酮、耐鹽霧性能都達(dá)標(biāo)，表現(xiàn).好。因此選擇實(shí)驗(yàn)半, 03^#所用的水性環(huán)氧樹脂WEP03作為主體樹脂。在對加 比實(shí)驗(yàn)中WEP03性能表現(xiàn)較為突出，光澤.好但仍不達(dá)要求，在后續(xù)實(shí)驗(yàn)中進(jìn)一步優(yōu)化。

2.1.2 增加環(huán)氧值提高厚漿涂料物理性能

為達(dá)到水性環(huán)氧厚漿涂料的技術(shù)指標(biāo)，配方設(shè)計(jì)從樹脂分子量和官能團(tuán)數(shù)量增加的角度，提高成膜物性和亮度。本研究選取環(huán)氧當(dāng)量385～445 g/mol、固含F- 量73%～75%、市售水性環(huán)氧樹脂WEP06，對WEP06環(huán) 的拼用量進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，結(jié)果見表3。

從表3實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，隨著WEP06加入量增加，環(huán)氧值增加厚漿涂料的光澤成正比升高，實(shí)驗(yàn)06^#的光澤低，大面積噴涂時光澤會更低。所以只添加5%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，后同）的WEP06，涂膜光澤已經(jīng)是下限，當(dāng)加入到10%、15%、20%可明顯提高光澤，由于成膜變好耐鹽霧性也呈現(xiàn)出正比提高。相反的是，隨WEP06加量增加，彎曲性變差。因?yàn)榄h(huán)氧基團(tuán)量增加使得交聯(lián)密度增大，涂膜越來越脆，導(dǎo)致彎曲試驗(yàn)不合格。附著力（劃格法）在15%加量后出現(xiàn)拐點(diǎn)，因此確定WEP06 添加量為10%~15%為.佳（見實(shí)驗(yàn)07'、08'指標(biāo))。

2.2 流變劑對厚漿涂料的影響

在配方中，流變劑建立涂料流變性，水性環(huán)氧厚漿涂料因加入較多填料，需加入流變劑改善涂料的穩(wěn)定性和涂裝施工性，提高涂膜質(zhì)量。實(shí)驗(yàn)采用高壓無氣噴涂，噴涂2遍，干膜厚度為120～180μm，對流變助劑種類進(jìn)行性能實(shí)驗(yàn)，見表4。

固定加入量為0.8%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))的流變助劑觀察不同流變劑對性能的影響。膨潤土層狀結(jié)構(gòu)，薄層間帶有負(fù)電荷遇水膨脹增加觸變性，水性(鈉基)膨潤土的加入使厚漿膜對水敏感性提高。親水氣相二氧化硅具有優(yōu)異的分散性，可控的球形顆粒表面硅醇基和相鄰硅醇基團(tuán)氫鍵結(jié)合，在水相中產(chǎn)生疏松的晶格形成三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，具有很高的結(jié)構(gòu)黏度(假塑性)。對比可知，二氧化硅對涂膜耐水性影響小，實(shí)驗(yàn)13^#表現(xiàn)出抗流掛性和耐水性較好的平衡，噴涂霧化也好于膨潤土，因此選擇流變劑為親水型氣相二氧化硅B，經(jīng)進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)，達(dá)到較理想的效果。

2.3水性環(huán)氧厚漿涂料耐鹽霧性

      環(huán)氧復(fù)合層耐鹽霧要求1500h以上，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)環(huán)氧底漆在耐鹽霧通過的情況下，水性環(huán)氧厚漿層使用的防銹顏料對復(fù)合涂層耐鹽霧性能影響也相當(dāng)重要，見表5。

配方中分別加入定量(3.5%，質(zhì)量分?jǐn)?shù))的防銹顏料，測試耐鹽霧性及其耐水性和附著力。實(shí)驗(yàn)可知，實(shí)驗(yàn)17°配制的水性環(huán)氧厚漿涂料的復(fù)合層耐鹽霧性.好，同時耐水性、附著力也有較好的表現(xiàn)。很明顯，磷鉬酸鋅鋁比磷酸鋅增加了活性成分，即鉬、鋁離子的存在可增加鋼鐵表面的耐極化性，增加鈍化膜的穩(wěn)定性，對耐腐蝕性有提升，進(jìn)一步實(shí)驗(yàn).終選定磷鉬酸鋅鋁為本研究的防銹顏料。

2.4防爆泡劑的選擇

水性環(huán)氧厚漿涂料的施工方式為高壓無氣噴涂，霧化效果不理想，混合固化劑會產(chǎn)生機(jī)械泡，且涂裝濕膜厚度為300～400 μm，干燥過程中，水分不容易釋放，容易產(chǎn)生“痱子”泡，配方中加入防爆泡劑以改善涂膜表面效果，防爆泡劑含有HLB值較低的表面活性劑，加快濕膜排出氣泡，防止表面形成“痱子”，見表6。

統(tǒng)一加入0.8%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))防爆泡劑，防爆泡劑W03加入后水性環(huán)氧厚漿的涂膜表面平整光滑，說明防爆泡劑W03親水親油平衡值適合本研究體系，可使氣泡快速排出，涂膜表面平整光滑沒有“痱子”泡。

2.5固化劑對水性環(huán)氧厚漿涂料性能的影響

環(huán)氧涂料中水性環(huán)氧固化劑的種類對性能有很大的影響9。選取脂肪胺、聚酰胺、改性胺及改性聚酰胺、生物質(zhì)胺進(jìn)行對比，脂肪胺干速較快，生物質(zhì)胺干速.慢，但是價格太高未選擇。聚酰胺干燥較慢、耐鹽霧性好、附著力高，改性聚酰胺比聚酰胺干燥稍快，改性胺加成物和改性脂肪胺干燥速度中等，改性脂肪胺光澤較高，固化劑與環(huán)氧樹脂按摩爾當(dāng)量比為0.8：1.0進(jìn)行對比，見表7。

添加不同類型的胺固化劑的實(shí)驗(yàn)結(jié)果為，實(shí)驗(yàn)22施工窗口期短、耐高低溫循環(huán)交變試驗(yàn)(60周期)未通過，彎曲不合格：實(shí)驗(yàn)23'耐鹽霧和光澤不合格：實(shí)驗(yàn)24°施工窗口期不夠，拉開法附著力、耐酸性未通過：只有實(shí)驗(yàn)25”改性脂肪胺固化速度可控，各項(xiàng)性能均通過，光澤也符合要求，.終選用EH04作為固化劑。

2.6 水性環(huán)氧厚漿涂料的.終配方(見表8)

2.7水性環(huán)氧厚漿涂料的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

參考中車長春GF(18)-YQKF-JSTJ-011B城鐵客車車體及轉(zhuǎn)向架用水性雙組分環(huán)氧厚漿涂料技術(shù)條件，見表9、表10。

3結(jié)語

（1）選擇水性環(huán)氧厚漿涂料的主體樹脂，與拼用樹脂適宜的配比為10%～15%。

(2)流變劑為親水型氣相二氧化硅B，防銹顏料為磷鉬酸鋅鋁，防爆泡劑為W03，選擇改性脂肪胺為固化劑。

(3)調(diào)整相應(yīng)的流變劑使用高壓無空氣噴涂和壓縮空氣噴涂，也適用于刷涂、刮涂等方法，可以獲得良好的流平性和平整光亮的表面。

(4)復(fù)合涂層具有良好的彎曲性和附著力，優(yōu)異的耐鹽霧及耐化性，且耐高低溫循環(huán)交變試驗(yàn)達(dá)60周期以上，VOCs在120g/L以內(nèi)，綜合性能符合中車長春GF(18)-YQKF-JSTJ-011B《城鐵客車車體及轉(zhuǎn)向架用水性雙組分環(huán)氧厚漿涂料技術(shù)條件》，且確定了水性環(huán)氧厚漿涂料的施工參數(shù)及工藝，產(chǎn)品成功應(yīng)用于中車長春的深10線、深20線、深14線等地鐵轉(zhuǎn)向架的涂裝。