0引言

在環(huán)保法規(guī)要求日益嚴(yán)格的情況下，能夠降低揮發(fā)性有機(jī)物VOC排放量的水性漆得以迅速發(fā)展，越來(lái)越多的工程機(jī)械企業(yè)開(kāi)始使用水性漆。工程機(jī)械產(chǎn)品工件形狀復(fù)雜，對(duì)產(chǎn)品周轉(zhuǎn)要求高，工件需要快速轉(zhuǎn)場(chǎng)，所以要求涂料表干要快，一些工件的拐角處漆膜容易厚涂，要求漆膜的抗流掛性要好，再者一些小廠家對(duì)涂料的性價(jià)比要求高。本文研制了一種快干、耐鹽霧性能好、干燥快、可厚涂、成本較低的水性環(huán)氧底漆，主要從環(huán)氧乳液和水性胺類的固化劑選型、顏基比、增稠劑的搭配和用量對(duì)漆膜性能的影響進(jìn)行研究。

1試驗(yàn)部分

1.1主要原料與設(shè)備

水性環(huán)氧乳液（AQUAER-3012）、水性環(huán)氧固化劑（AQUAEPO-3126）:江蘇富琪森新材料有限公司；水性環(huán)氧乳液（EP304）、水性環(huán)氧固化劑（GZ04）；廣東花果山環(huán)?？萍加邢薰?；水性環(huán)氧乳液（EP2384W）、水性環(huán)氧固化劑（EH613）；湛新樹(shù)脂（中國(guó)）有限公司；水性環(huán)氧乳液（3EE104W）；佛山市高明同德化工有限公司；分散劑（AFCONA-4595）:埃夫科納聚合物有限公司；表面活性劑（104E）:德國(guó)贏創(chuàng)公司；潤(rùn)濕劑（TEGO-Twin4100）；德國(guó)TEGO公司；增稠劑（VESMODY U905）:萬(wàn)華化學(xué)集團(tuán)股份有限公司；增稠劑（Coapur XS 83）,法國(guó)高泰；附著力促進(jìn)劑（MP-200）:美國(guó)邁圖公司；防閃銹劑（335A）；江西龍?；び邢薰?；氣相二氧化硅（R972）;德國(guó)德固薩公司；膨潤(rùn)土（Clayminton LB）；浙江長(zhǎng)安仁恒科技公司；成膜溶劑（二乙二醇丁醚），溶劑（丙二醇甲醚）；陶氏化學(xué)；沉淀硫酸鋇（3000目）；常德紅林化工有限公司；三聚磷酸鋁（APW-Ⅱ型）；南寧市江南精細(xì)化工廠；磷酸鋅（409-1）；宜興華誼一品有限公司；絹云母粉（GA-5）；安徽格銳新材料有限責(zé)任公司；顏料；市售；去離子水；實(shí)驗(yàn)室自制。

分散機(jī)：BGD/1鹽霧機(jī)：882-S、漆膜沖擊儀：302、黏度杯：IS04號(hào)，標(biāo)格達(dá)試驗(yàn)儀器用品有限公司；藍(lán)式砂磨機(jī)：LRM-T2,東莞市瑯凌機(jī)械有限公司；ISO刮板細(xì)度計(jì)：QXP、漆膜干燥時(shí)間試驗(yàn)器QGS、彎曲試驗(yàn)儀：2mm/3mm，天津材料試驗(yàn)機(jī)廠；鉛筆硬度計(jì)：QHQ-A,深圳市敏祥儀器設(shè)備有限公司；涂層測(cè)厚儀；QNIX-4200,尼克斯（中國(guó)）有限公司；漆膜劃格器；QFH，深圳市萊特儀器設(shè)備有限公司；恒溫水箱：HH-600,河北中儀偉創(chuàng)試驗(yàn)儀器有限公司；電熱干燥箱：HGZF-101-2,上海躍進(jìn)醫(yī)療器械廠；電子分析天平：JJ5000/0.1，常熟市雙杰測(cè)試儀器廠。

1.2涂料制備

工程機(jī)械用水性環(huán)氧底漆配方見(jiàn)表1，m_A：m_B=1:（0.15～0.18）。

1.2.1研磨預(yù)制底漆漿

將去離子水倒入容器缸中，在分散狀態(tài)下依次加入分散劑、表面活性劑、氣硅、成膜助劑、顏料、填料、防銹顏料。高速分散20～30min，得到制顏料水漿，然后將顏料水漿泵入砂磨機(jī)研磨，至細(xì)度≤20un出料。

1.2.2涂料配制

將水性環(huán)氧乳液，基材潤(rùn)濕劑、附著力促進(jìn)劑、增稠劑依次加入容器缸中，分散10～15min，再加入成膜助劑攪拌10～15min，.后加去離子水調(diào)黏度至120～140s，再用80目濾網(wǎng)進(jìn)行過(guò)濾，用塑料桶包裝密封。

將水性環(huán)氧固化劑胺配比量加入到調(diào)漆缸中，邊分散邊依次加入丙二醇甲醚、防閃銹劑、水，加料完畢后分散5～10min，用80目濾網(wǎng)進(jìn)行過(guò)濾，用塑料桶包裝密封。

1.3漆膜和樣板的制備

將涂料和固化劑按配方比例混合，600～1000r/min攪拌5min，加去離子水，控制黏度在20～30s，進(jìn)行樣板噴涂。實(shí)驗(yàn)室樣板為冷軋鋼板，鋼板厚度≤0.8mm，用砂紙對(duì)樣板進(jìn)行打磨除銹處理。噴涂 完成后將樣板放置在（23±2）℃恒溫恒濕箱中0.5～1.0h,然后在（60±2）℃條件下烘烤2h，取出在室溫環(huán)境下放置7d后進(jìn)行性能測(cè)試。

2結(jié)果與討論

2.1水性環(huán)氧乳液與固化劑對(duì)漆膜性能的影響

一般來(lái)說(shuō)工程機(jī)械用底漆要求干燥快，耐鹽霧性好，與膩?zhàn)拥呐涮仔阅芎?，不發(fā)生咬底，能與中涂或面漆進(jìn)行“濕碰濕”施工，性價(jià)比高。水性環(huán)氧底漆對(duì)底材的處理和施工現(xiàn)場(chǎng)的溫濕度環(huán)境都有要求，這些對(duì)底漆的附著力、抗流掛等性能都有影響，所以選擇好的水性環(huán)氧乳液與固化劑的配套，方案說(shuō)明見(jiàn)表2.現(xiàn)就干燥時(shí)間（表干）、附著力、中性鹽霧、耐膩?zhàn)有阅堋⒛退赃M(jìn)行對(duì)比，具體性能見(jiàn)表3。

由表3可知，方案1的性能都比較好，滿足工程機(jī)械水性底漆性能要求；方案2干燥時(shí)間較慢，不適合工程機(jī)械快干的要求，雖然性價(jià)比高，但不適合做工程機(jī)械水性底漆；方案3耐水和耐鹽霧性能較差，分析原因可能與其乳液的環(huán)氧當(dāng)量低、交聯(lián)密度高有關(guān)，漆膜硬度也.高，且該方案成本.高，不適合做工程機(jī)械水性底漆；方案4各項(xiàng)性能都非常優(yōu)異，但成本較高，適合于對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量要求高、不太關(guān)注性價(jià)比的客戶。

2.2固化劑與環(huán)氧乳液的不同配比對(duì)漆膜性能的影響

以方案1進(jìn)行不同環(huán)氧乳液與固化劑配比的性能對(duì)比。環(huán)氧乳液與固化劑的主要技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表4。

根據(jù)以上參數(shù)計(jì)算，環(huán)氧乳液與固化劑理論（1個(gè)活潑氫分子對(duì)應(yīng)1個(gè)環(huán)氧基團(tuán)）用量比為5.9:1（根據(jù)環(huán)氧乳液/固化劑=1060×60%/200×54%可得）。根據(jù)理論值做不同比值的產(chǎn)品進(jìn)行性能對(duì)比，結(jié)果見(jiàn)表5。

從表5可以看出，當(dāng)固化劑過(guò)量時(shí)，漆膜耐水性變差，板面容易起泡，且耐鹽霧性能也下降，這是因?yàn)楣袒瘎┯昧扛哂诶碚撝禃r(shí)，固化后有未反應(yīng)固化劑殘余。當(dāng)固化劑的用量遠(yuǎn)低于理論用量時(shí)，本可發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，樹(shù)脂交聯(lián)密度下降，吸水率增加，同樣影響漆膜的耐鹽霧性能。所以當(dāng)固化劑較理論值用量較少時(shí)，水性環(huán)氧涂料中的環(huán)氧樹(shù)脂和固化劑能夠充分交聯(lián)固化，剩余的親水性固化劑也控制在較小比列，吸水率也.低，所以選擇水性環(huán)氧乳液與固化劑當(dāng)量比值1:0.8為.佳 。

2.3顏基比對(duì)涂膜性能的影響

在底漆配方中，顏填料的添加量對(duì)漆膜的性能有著十分重要的影響，而顏基比（P/B）正是這一比例的重要概念。本文就顏填料的用量進(jìn)行研究，找出.適合的比例，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表6。

從試驗(yàn)結(jié)果可知，在不同P/B值情況下，漆膜的附著力、耐沖擊性、柔韌性基本都能滿足工程機(jī)械底漆檢驗(yàn)指標(biāo)要求，漆膜硬度隨著P/B值的增大而變大，主要原因是隨著P/B值的提高，環(huán)氧乳液量下降，體質(zhì)顏料用量上升，漆膜的硬度得到提升；漆膜的耐鹽霧性隨著P/B值的增大而提高，當(dāng)P/B值過(guò)大時(shí)反而下降。主要原因是開(kāi)始顏料粒子少空隙多，漆膜耐腐蝕性能下降，而P/B值較大時(shí)，基料不能包裹全部顏料粒子，涂膜致密性下降，導(dǎo)致漆膜耐鹽霧性能下降。因此通過(guò)試驗(yàn)，本涂料體系的P/B值為1.4～1.6較為理想。

2.4增稠劑對(duì)涂料性能的影響

增稠劑的選用，首先要考慮防止涂料在貯存顏填料沉底和分層的問(wèn)題；而在施工中，需要考慮涂料的觸變性，在剪切過(guò)程中黏度低，這樣有助于涂料的施工和流平，噴涂施工完成后，希望涂層又能恢復(fù)較高的黏度，防止漆膜流掛。目前常用的增稠劑有無(wú)機(jī)和有機(jī)增稠兩大類。無(wú)機(jī)增稠劑防沉效果好，對(duì)涂料的助溶劑體系不敏感；而有機(jī)增稠劑可以有效地增加涂料的黏度，防止顏填料的沉降。本產(chǎn)品選用兩種增稠劑復(fù)配使用，結(jié)果見(jiàn)表7。

從以上結(jié)果可知，在加入增稠劑一定的情況下，無(wú)增稠劑氣硅R972和膨潤(rùn)土LB都有好的防沉效果，但是在噴涂中抗流掛性能較差。有機(jī)增稠劑U905和XS83都有好的抗流掛性，但是貯存穩(wěn)定性較差，長(zhǎng)時(shí)間貯存會(huì)有輕微分層。通過(guò)試驗(yàn)可知XS83有更好的抗流掛性，更適合厚涂施工，選用R972與增稠劑XS83按0.5%/0.5%添加不但有好的貯存穩(wěn)定性，同時(shí)也有好的抗流掛性能。

無(wú)機(jī)增稠劑在涂料中可形成三維網(wǎng)狀的立體結(jié)構(gòu)或一種卡屋結(jié)構(gòu)，防止顏料粒子的沉降，給予涂料好的貯存性能。有機(jī)增稠劑的防流掛效果好，觸變性好，在低剪情況下，黏度能迅速的恢復(fù)，特別是締合型增稠劑。締合增稠劑中的親油基團(tuán)可以吸附乳液顆粒和顏料顆粒，這又增強(qiáng)了結(jié)構(gòu)。這樣的締合作用使得漆膜在噴涂在工件表面后，在重力的低剪切力作用下，漆膜黏度能迅速恢復(fù)，防止漆膜的流掛。

2.5涂料性能確認(rèn)

本研究制備的涂料滿足一般工程機(jī)械常規(guī)的技術(shù)性能指標(biāo)，檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表8。

從表8可以看出，水性底漆膜厚在50～70um，滿足工程機(jī)械水性底漆的施工和檢測(cè)要求。

3結(jié)語(yǔ)

（1）采用所制備的水性環(huán)氧底漆噴涂，漆膜平整光滑，附著力好，耐鹽霧性好，施工可厚涂，不流掛，干燥快，與常規(guī)膩?zhàn)优涮仔院?。滿足工程機(jī)械水性底漆的施工和檢測(cè)要求；

（2）選用水性環(huán)氧乳液（AQUAER-3012）與水性環(huán)氧固化劑（AQUAEPO-3126）搭配好的漆固比，同時(shí)配方選擇適合的顏基比范圍，漆膜的外觀、干燥性、柔韌性、硬度、耐鹽霧性能良好，再選用兩類增稠劑復(fù)配（R972和XS83），涂料的貯存穩(wěn)定性和漆膜抗流掛性得到提升。