环氧树脂的防腐蚀性能优异,对金属和非金属复合材料的附着力好、抗化学品安全性能优良、硬度高、柔韧性好等优点被广泛研究应用于企业各个不同领域如粘接剂、涂料等。因此水性环氧涂料作为行业内未来的一个方向渐渐成为大家关注的热点。

水性环氧涂料与溶剂型环氧涂料相比,其涂料中含有较少的挥发性有机溶剂,使得环保的压力大大降低。但是水性环氧涂料目前仍存在涂料干性慢、干燥条件要求较高的问题,这也是水性环氧底漆在制备和研究中需要解决的问题。

目前水性环氧底漆的综合性能尚难满足应用要求,在施工性、稳定性和防腐蚀性方面与溶剂型环氧涂料相比还有较大的改善空间。水性环氧涂料的配方设计复杂了很多,其中最主要的原因还是成膜物质的不同。各个厂家的水性环氧树脂,它们的特点与应用的环境不同而相差较大,所以对于不同厂家的产品,单纯的进行使用配方的直接替换有一定的难度。

 今天,小编就和大家一起探讨一下水性环氧防腐漆的配方设计。

1、水性环氧乳液

目前市面上的水性环氧乳液从合成的工艺来说,主要分为两种:

(1)外乳化法——使用环氧树脂的乳化剂,然后跟环氧树脂混合,但是由于各家的乳化剂的乳化能力的不同,所以添加量不同,混合均匀后在这个体系中逐渐加入水。在这个过程中,乳化剂的添加量与漆膜的耐水性、耐盐雾性等有很大的关系。

(2)自乳化法——将亲水的基团接入到环氧树脂分子链上,使得环氧树脂在不存在游离乳化剂的情况下,也可以被水稀释。

这里需要说明的是,以上两种制备方法并没有明确的优劣之分,但工艺的不同,其性能相差也很大。通常情况下,在加入相同的亲水基团的情况下,环氧乳液粒径越小,其乳液的稳定性、漆膜的耐水性以及耐盐雾性能越好。例如我司的产品AERS®6056,其平均粒径为D90≤1μm,具备了如下优点:

(1)稳定性好,对颜填料有一定的分散作用

(2)表干速度快,可用水稀释

(3)低气味,环保安全

(4)具有优异的耐水性和耐盐雾性

(5)粒径小,流平性好,光泽高

2、水性环氧固化剂

水性环氧固化剂与溶剂型环氧固化剂不同,水性环氧固化剂在目前市面上常见的类型主要分为离子型与非离子型的胺加成物固化剂两种。

离子型固化剂主要是部分成盐的改性脂肪胺水溶性固化剂,通常情况下,这一类的胺固化剂由于胺在扩链的过程中,亲水性逐渐下降,导致其无法通过自身的亲水性来形成稳定的成分,所以需要在配方中加入少量的弱酸。

非离子型固化剂则是在整体结构的设计中,通过加入亲水的带基团分子化合物,或者是使用亲水性更加出色的树脂进行扩链,使得其可以在水加入的情况下也能稳定。我司的AERS®7013是该类型的产品,其具备了优异的干燥速度以及优秀的耐盐雾性能。

这里需要说明的是,名义上非离子型固化剂的防腐蚀性能比离子型更好,可是在实验的过程中,如果非离子型的固化剂在设计的不够理想的情况下,会导致其亲水基团过多,或者游离的小分子胺残留过多,从而使其防腐蚀性能比离子型固化剂更差。

 固化剂的选择还是要以自身的涂料配方要求为主,我司的离子型固化剂AERS®7016就具备了优异的耐盐雾,并且与多种环氧乳液都可以适配。

3、漆固比的选择

  我们在制备环氧涂料漆膜形成的过程中,所有环氧和胺官能团不会按照我们的理想情况全部参与反应,所以如果环氧基过量,可以提供较好的耐化学品性以及防腐蚀性。而胺过量有助于提高涂膜的固化速度和交联密度,从而有利于提高涂膜的干燥速度、附着力、耐溶剂性及涂膜光泽等。所以在制备环氧底漆时,通常会建议客户使用1:0.8的比例。而在制备面漆或清漆的时候,我们通常建议使用1:1的比例。

4、颜填料的选择

在水性涂料特别是环氧底漆中,对于颜填料的筛选是较为关键的一环。目前市面上很多的填料,例如沉淀硫酸钡、钛白粉等,在使用的过程中,要对原材料进行测试,查一下有无水相pH的变化,有些原料中含杂质较多,如果出现内部杂质较多的情况,那么其盐雾性能会出现极大幅度的下降。

 而防锈颜料,如三聚磷酸铝、磷酸锌等,是基于本身所具有的化学活性,与金属表面的金属离子反应形成一层致密的钝化膜、磷化膜来抑制其腐蚀进行。

在这里,对于广大客户朋友们来说,选择一家靠谱的颜填料供应商非常关键,切莫贪小便宜。

5、助剂的选择 

首先需要说的是分散剂,在环氧底漆制备的过程中,最好的选择是非离子型分散剂。虽然非离子型分散剂对于底漆防腐蚀性能的影响较小,但是其在砂磨的过程中也存在着砂磨分散效率差以及成本高的问题。因此在分散剂的使用上很多客户也会使用钠盐等类型的分散剂,离子型的分散剂在底漆的添加上一定要慎重使用。

 防流挂是环氧体系中非常重要的指标之一,主要体现在流变助剂的选择。疏水性的气相二氧化硅可用来防流挂,可用于水性环氧树脂体系。这类产品通过氢键相互作用以架桥的方式形成三维结构,因而具有假塑性和触变性。有机膨润土或蒙脱土在使用的过程中也可形成高效的触变效应,适用于水性环氧树脂体系,其通过水分子的架桥使无数的膨润土薄片形成凝胶结构,薄片面上的烃链通过其较强的溶剂化能力而使体系增稠并产生触变效应,从而在防流挂方面有优异的效果。

6、储存稳定性

涂料的储存稳定性,是一款涂料最基本也是最重要的性能。导致涂料的储存稳定性不佳的原因有多种。目前总结几个常见的原因:

(1)环氧乳液本身的稳定性不佳。环氧乳液不同于溶剂型环氧,其在水中是处于分散的状态,所以在使用以及储存阶段,如果是本身在结构的设计中不理想的产品,会出现硬沉底,甚至会出现水油分离的情况。这种情况下的产品,是无法制备出稳定性较好的涂料的。

(2)有的环氧乳液由于乳化剂的乳化能力不佳,导致乳液的适用性有问题,具体的表现为:无法参与到色漆的砂磨中,即在砂磨的过程中,会出现破乳等现象。这样的乳液在制备涂料的过程中需要格外注意,尽量不要让其参与到砂磨中。

(3)加在环氧乳液部分的颜填料或助剂与环氧产生了反应,这种情况较多出现在颜料部分,如酞青蓝,酞青绿等有机颜料。

7、漆膜易出现的问题

漆膜出现的问题也较多,本文出于篇幅的考虑只说其中的一个问题:关于闪锈的问题,水性环氧本身是不容易出现闪锈现象的,但是由于施工条件的不同会导致闪锈现象。如果在较为潮湿的条件下施工,则会在一些零件特别是板材上的焊接点、焊缝这一类以及一些铸件上面出现不同程度的闪锈现象。如果施工条件确实会经常出闪锈现象,则需要对不同的防闪锈剂进行评估。除了要评估防闪锈剂的性能,后期对于其防腐蚀性能、耐水性能等也要做详细的评估。