水性环氧防腐涂料

摘要

目前，金属腐蚀已经给世界各国带来了巨大的经济损失，长期以来为了减少腐蚀的损失，人们采取了各种措施，但迄今为止最普遍、最经济、最实用的保护措施还是涂料保护。

近年来各种环境友好型涂料如水性涂料、粉末涂料以及高固体份材料等越来越多的受到人们的青睐和市场的认可。在这些环境友好型涂料中使用最多最广泛的是水性涂料。 本文概述了国内外水性环氧涂料的研究进展，介绍了水性环氧防腐涂料的制备方法，对涂膜性能的影响因素进行的探讨。由实验得出结论，当环氧／胺氢当量比是1．1时，其涂膜综合性能是最好的。随着PVC 的值增大，涂膜的耐盐水性能提高，在PVC 为30％时，涂膜的耐盐性达到一个最大值。PVC 为30％的涂膜附着力性能较为优异。 关键词：环氧树脂；水性防腐涂料；涂膜性能；颜填料体积浓度

Abstract

At present, metal corrosion has brought a huge economic loss to the whole world, long-term since in order to reduce the corrosion loss, people have taken all kinds of measures, but at present the most common, the most economical, the most practical protective measures or protective coating.

In recent years a variety of environmental friendly coatings such as waterborne coatings, powder coatings and high solid materials by more and more people of all ages and market recognition. In these environmental friendly coatings used in the most extensive is water-based paint.

This article provides an overview of the domestic research progress of water-borne epoxy coatings, introduced waterborne epoxy anticorrosive paint preparation method. We have discussed the effect factors of film coating performance, according to the research , we can see that when the equivalence ratio of epoxy／amine hydrogen is 1．1，this coating shares the best performance. Key Words: Epoxy resin; Waterborne anticorrosive coating material; Pigment volume

concentration; Coating performance

目录

前言................................................................................................................................. 4

第一章金属防腐涂料的相关理论 ...................................................................................... 5

1.1目前采用金属防腐蚀的方法 . .................................................................................... 5

1.2金属防腐涂料的组成 ............................................................................................... 5

1.3水性防腐涂料的研究进展及发展趋势 . ...................................................................... 6

1.4水性环氧防腐涂料 . .................................................................................................. 8

1.5课题的提出及研究内容 . ......................................................................................... 8

第二章实验 ................................................................................................................... 10

2.1原料的准备 .......................................................................................................... 10

2.2基料的选择 . ......................................................................................................... 10

2.3原料的制备 .......................................................................................................... 10

2.4性能测试实验 ...................................................................................................... 11

2.5性能测试方法....................................................................................................... 11

第三章结果与讨论 ........................................................................................................ 13

3.1性能测试结果分析 ............................................................................................... 13

3.2影响涂膜性能因素的分析 . ................................................................................... 13

3.3颜料体积浓度对涂膜性能的影响 ......................................................................... 14

3.3.1 PVC对涂膜耐盐性的影响 . ............................................................................. 14

3.3.2 PVC对涂层附着力的影响 . ............................................................................. 15

3.4结语 . .................................................................................................................... 16

参考文献 . ...................................................................................................................... 17

谢辞 .............................................................................................................................. 19

前言

金属受周围环境介质的化学或者电化学作用而损坏的现象称为金属腐蚀。在电

力、冶金、化工、机械、交通运输等工业企业大量使用钢铁等金属设备、金属构件和金属埋没件，这些设备和构件在其周围的氧、水、电解质离子等介质的作用下，日积月累地出现腐蚀、严重腐蚀或损坏，甚至造成重大事故和巨大经济损失。目前，金属的腐蚀已经给世界各国带来了巨大的经济损失，根据美国、日本、加拿大等国公布的一些腐蚀损失资料，腐蚀造成的直接经济损失约占国民经济总产值的2.5%～4.2％，而且据估计，世界上约有20％的金属材料因被腐蚀而无法回收[1]，因而金属的腐蚀及防护问题引起了世界各国的普遍重视。我国每年金属腐蚀造成的经济损失约占国民生产总值的4％[2]，每年腐蚀损失超过火灾、风灾和地震造成损失的总和[3]。长期以来，为了减少腐蚀的损失，人们采取了很多措施，如金属的电化学保护法、腐蚀介质处理法、覆盖层保护法等等。但迄今为止最普遍、最经济、最实用的保护措施还是涂料保护，涂料防腐以其施工简便、经济适用、不受设备面积、形状的约束以及具有一定的装饰效果等特点而被广泛的应用。

目前普通金属表面涂敷的防腐蚀涂层常采用的是溶剂型涂料，尽管它们具有抑制腐蚀的作用，但由于它们含有对人体易造成损害的有害气体和重金属，造成了环境污染问题[4]，同时溶剂易燃、易爆的特点给环境带来了不安全的隐患。随着人们对环保意识的日益增强，水性涂料成为涂料发展的重要方向和研究热点。在水性防腐涂料中，水性环氧防腐涂料因其突出的防腐性能而成为水性涂料中的研究重点。

第一章 金属防腐涂料的相关理论

1.1目前采取的金属防腐蚀的方法

金属的腐蚀是由于金属与周围介质发生化学或电化学作用的结果。因此，防止金属腐蚀的主要方法必须考虑金属和介质两个方面。

钢铁是使用量最大，应用范围最广泛的金属。保护钢铁，阻缓它的腐蚀，延长钢铁制品的寿命，是最为重要的防腐蚀工作，在腐蚀与防腐蚀领域中，关注最多的也就是钢铁的腐蚀与防护，在实践中应用较多的防腐蚀手段主要包括采用缓蚀剂、电化学保护（其中包含阴极保护盒阳极保护两种）、采用防护覆盖层和涂装防腐蚀涂料[5]。

缓蚀剂能够在腐蚀介质中抑制钢铁的腐蚀，其方法有以下几种：使阳极极化，如使用铬酸盐，亚硝酸等：使阴极极化，如使用聚合磷酸盐等，或者是在钢铁表面上成膜，阻止外界腐蚀因子的入侵：或者金属产品装入容器中进行充氮封存，减少腐蚀因素进行保护，但是只能用于一般的腐蚀环境，对于大型的钢结构不太适用。

电化学保护根据其原理，有阳极保护和阴极保护两种。阳极保护主要是对其进行钝化，保护其在强氧化介质中不受腐蚀。阴极保护法是使钢铁成为阴极并极化，以减小或防止腐蚀，它可以分为牺牲阳极保护法和外加电流保护法。牺牲阳极保护法，是采用一种电位比所保护金属更负，即化学性质更为活泼的金属或合金，与被保护的金属联结在一起，使其获得阴极极化而受到保护。外加电流阴极保护法是由直流电源通过辅助阳极对被保护体施加保护电流，使被保护体成为阴极并获得极化，从而免受腐蚀的一种保护技术。

在金属表面喷涂有机或无机涂料，起到防锈耐腐蚀的作用，这是一种经济有效而又最方便的方法。金属防腐蚀保护目前主要采用这种简便有效的方法，即使用涂料保护，这也是本文主要介绍的内容。传统上将油漆分为底漆、中间漆和面漆，底漆主要作用是提供钢结构的防锈功能，中间漆主要是增加漆膜厚度以加强防护能力，面漆则既可封闭腐蚀介入钢材表面，同时又起着装饰美化作用。涂料防腐蚀有诸多的优点：涂料供选择的品种多，适用于多种用途；涂料的涂装工艺方便，特别适用于面积大，结构造型复杂的设备保护，涂层的修整，重涂和更新都相对容易，可以在设施和生产不停止运行的情况下进行施工；涂料颜色齐全，能满足不同工程的规范要求，在一些复杂的环境中(如工厂区的供料，供热，供水管线) 便于标记，区分和检查；一般情况下，对于不需要重涂的仪器设备，涂料成本和施工费用低于其它防腐蚀措施。

1.2金属防腐涂料的组成

防腐涂料有四个部分组成：成膜物质、颜填料、助剂及溶剂。

1) 成膜物质。成膜物质是组成涂料的基础，可以做为涂料成膜物质的种类很多，树脂

是一类无定型状态存在的有机物，通常指未经加工的高分子聚合物。现代树脂经常采用几种树脂相互补充或相互改性，以适应各方面的要求。成膜物质具有粘结涂料中的其它成分形成涂膜的作用，它对涂膜的性质有决定作用。

2) 颜料。颜料是涂料中一个重要组成部分，它们通常是极小的固体粉末，分散于成膜

树脂中，主要赋予涂料丰富的色彩，具有遮盖涂层、阻挡光线、提高漆膜的耐水性、耐候性、增加机械强度、硬度、耐磨性、延长漆膜的使用寿命等作用。颜料一般是不溶于水的无机化合物，如金属及非金属元素的氧化物、硫化物及盐类。在涂料中有时也使用某些不溶于水的有机颜料和溶于水及醇类的有机颜料。这些颜料能与金属基体表面或涂料成膜物质中的某些成份起化学反应，从而使金属表面钝化或生成保护性物质。

3) 助剂。助剂的作用是对涂料或涂膜的某一特定方面的性能起改进作用。助剂的使用

是根据涂料和涂膜的不同要求而确定的。助剂是涂料辅助材料组分，不能单独形成漆膜在涂料成膜后可作为漆膜的一个组分而在漆膜中存在。现代用作涂料助剂的物质包括多种无机和有机的化合物，其中包括高分子化合物，

4) 溶剂。溶剂是不包括无溶剂涂料在内的各种液态涂料中所含有的，为使这些类型液

态涂料完成施工过程所必需的一类组分。它原则上不构成漆膜，也不应存留在漆膜之中。溶剂组分通常是可挥发液体，做为溶剂组分包括能溶解成膜物质的溶

剂，能稀释成膜物质溶液的稀释剂和能分散成膜物质的分散剂，习惯上称之溶

剂。现代的某些涂料中开发应用了一些既能溶解或分散成膜物质为液态又能在施工成膜过程中与成膜物质发生化学反应形成新的物质而存留于漆膜中的化合物，它们原则上也属于溶剂组分，通称为反应性溶剂或活性稀释剂。现代很多化学药品包括水、无机化合物和有机化合物都可以用作涂料的溶剂组分。其中以有机化合物品种最多，通常有脂肪烃、芳香烃、醇、酯、醚、酮、含氯有机物等，总称为有机溶剂。

1.3水性防腐涂料的研究进展与发展趋势

水性涂料是以水作为溶剂和稀释剂，克服了传统溶剂型涂料易燃、易爆、有毒、有害的缺点，无毒害且无刺激性气味，安全环保，使用方便，用水代替高价格的有机溶剂，也节省了资源并且降低了生产成本。但与溶剂型涂料相比，水性涂料的配方较为复杂，通常包含有多种添加剂，而这些添加剂常常影响到涂膜的性能，导致涂膜的性能下降，尤其是耐水性与耐腐蚀性，而作为防腐涂料，通常对其性能要求较高，因此水性防腐涂料的技术难度较大，发展比较缓慢，在长时间内几乎没有大的突破。但国内外对水性防腐涂料的研

究一直没有停止过，随着技术水平的提高和生态环境法规的制约以及人们对自身健康要求的提高，在防腐蚀领域，水性防腐涂料逐渐被人们所接受。从欧洲涂料市场来看，防腐涂料中水性涂料的使用比例正在不断增加，水性涂料的平均增长率正在超过传统的溶剂型涂料，越来越多的成功应用案例也表明，即使在恶劣条件下，水性涂料也可为钢材提供良好的防腐蚀性能。另外，水性涂料的干燥／覆涂时间短，无稀释剂成本，停工时间短(使用较少的涂层和产生较少溶剂气味问题) ，所以其真正的优点是涂料的高性能和高效施工带来的低成本。

水性防腐蚀涂料的发展经过了四个阶段[6]，具体如下：

第一阶段：在水性防腐涂料发展的初期，这一时期对环保的要求不高，人们更关心水性体系的低易燃性、较低的气味及使用水清洗设备的低成本：另一方面所使用的领域较窄，防锈颜料也较简单。

第二阶段：20世纪60年代中期，苯丙共聚物乳液开始出现，这些树脂显著的特点是低吸水率。而且与各种防锈颜料的相容性较好。这一时期逐步形成典型的防腐涂装体系为：二道底漆、二道面漆或者三道无气喷涂。

第三阶段：70年代末，人们发现铅系(如红丹) 、铬酸系(锌黄) 等传统防锈颜料对人体及环境有较大的危害，新型低毒防锈颜料开始成为大家关注的重点。自交联聚合物分散体也是在这一时期开始出现，它有较好的湿附着力、防闪锈性及抗化学品性。

第四阶段：80年代后期，人们对产品性能要求的不断提高，水性树脂开始向多元化发展，近几年高性能的聚氨酯分散体、含氟聚合物、聚酯、有机硅树脂等基料的研究开发也引起了很大关注。

当今涂料与塑料、黏合剂、合成橡胶、合成纤维成为五大合成材料涂料工业属于高新技术产业，其发展水平是一个国家化学工业发达水平的标志之一 。2000年世界涂料产量达2200～2400万吨（中国180万吨，排名第4），其中溶剂型涂料约占涂料总量的30%。涂料在干燥成膜时向空气中散发的挥发性有机化合物对人类生态环境构成了严重的威胁。传统的溶剂型涂料中加进了大量的有机溶剂如苯、甲苯、二甲苯等，占到涂料总量的60％以上，排放到空气中在紫外线的辐射下会产生光化学烟雾、形成酸雨，对大气造成很严重的污染，同时造成了资源的极大浪费。从上世纪六十年代以来涂料的污染问题就已经引起广泛关注，随着整个社会对环境保护和劳动保护意识的加强，世界各国相继制定了限制VOC 排放的法律法规。如美国关于VOC 排放的国家建筑和工业保护（AIM ）法规1999年9月13日正式起作用；北欧、丹麦、瑞典、荷兰等地规定，内墙涂料最大含量标准为

75g ·L -1（包括水），2000 年1月1日起生效[7]；我国则于2001年针对10种室内建筑装修材料制定了强制性的安全标准。

当今世界涂料发展潮流是向“5E ”迈进，即提高涂膜质量（Excellence of

finish ）、方便施工（Easy of application ）、节省资源（Economics ）、节省能源（Energy saving）和适应环境（Ecology ）涂料的研究应向水性化、高固体分化、高性能化和功能化方向发展，环境友好涂料（或称绿色涂料）是人们的共同期待[。

1.4水性环氧防腐涂料

环氧树脂是平均每个分子含有两个或两个以上环氧基的热固性树脂。由于环氧树脂因易于加工成型、固化物性能优异而得到广泛应用，通过环氧和进化、填充无机填料、环氧结构改性、膨胀单体改性等高性能化后可以制成防腐涂料。环氧树脂也因此成为目前应用数量最多、应用范围最广的重防腐涂料用树脂。环氧树脂涂料具有优异的防腐蚀性及耐化学品性能和耐油性，对众多底材具有极佳的附着力，能与多种固化剂固化，可根据需要采用灵活多样的配方，环氧涂料的这些优异性能使得环氧树脂作为漆基在防腐涂料中占有主导地位，在溶剂型防腐涂料中，环氧树脂的优异性能得到了充分体现，当前环氧防腐涂料主要是溶剂型涂料，但环氧树脂在水性防腐涂料的研究与应用中也一直具有十分重要的地位，水性环氧防腐涂料在国外是发展最快的水性防腐涂料品种。

国外从七十年代开始研究开发水性环氧树脂[9]，水性环氧体系的制备是通过在环氧树脂分子上接上阴离子基团通常是胺(或氨) 中和的梭基，使环氧树脂具有自乳化能力[10]，但这类水基体系的制备需要经过化学接枝反应，工艺较为复杂，生产成本增加[11]。Robinson 在1981发表的文章中指出，要获得好的环氧树脂水基分散体系，需要先对环氧树脂进行接枝改性，对树脂直接乳化获得好的水性体系是不可能的。相反转乳化技术的开发与应用使得环氧树脂乳液的制备取得长足进步[12,13][8]，到八十年代末，相继发表了采用相反转法制备环氧树脂水基乳状液的专利[14-17]，当前环氧树脂水性体系的制备在国外已经比较成熟。

近几年来国内外关于水性环氧防腐涂料的研究主要集中在以下几个方面：(1)环氧树脂水性化技术的研究；(2)环氧树脂的改性；(3)水性固化剂的合成与筛选；(4)乳化剂及固化剂对水性防腐涂料防腐性能的影响；(5)水性环氧防腐涂料防腐机理；(6)无毒害防腐颜料的研究与开发；(7)助剂对涂料防腐性能的影响等。

1.5课题的提出及研究内容

长期以来大多数采用溶剂型防腐涂料，传统的溶剂型涂料不仅易燃，易爆，在贮存、运输、施工时带来诸多不安全因素。此外，溶剂的价格昂贵，在成膜以后溶剂全部挥发到空气中，这不仅是一种能源的浪费，并且造成严重的环境污染问题。传统溶剂型防腐涂料

会排放大量的有机溶剂，长期吸入VOC 会导致疲劳、丧失记忆和协调功能以及神经系统疾病；VOC 在太阳紫外光线的辐射下会产生光化学烟雾或形成酸雨；VOC 中有许多是致癌物或对中枢神经有麻醉作用；某些VOC 具有光化学臭氧产生潜能或具有高臭氧排空潜能[18]。

但是目前在国内，防腐涂料仍然以溶剂型为主，主要是由于水性树脂的制备技术还不成熟，制备出的水性涂料性能比溶剂型的要差一些，同时水性涂料的涂膜的致密性比溶剂型涂料差，从而影响了各项性能的发挥。如何提高涂膜致密性，赋予涂膜更加优异的性能成为研究水性涂料的关键。本文旨在为了得到优异性能的防腐蚀涂料而对涂料的相关内容进行了研究。

本文主要从以下几个方面对水性环氧涂料进行研究：

（1） 对涂料的组成进行研究，包括成膜物质、固化剂及部分助剂，确定涂料组成。

（2） 对涂膜的性能进行研究：

1) 检测其固含量、吸水率、附着力、耐冲击力、柔韧性、硬度等;

2) 环氧／胺氢当量比对涂膜性能的影响;

3) 颜料体积浓度对涂膜性能的影响。

第二章 实验

2.1原料的准备

水性环氧树脂：3520一WY 一55(55％) 卓越产品公司；

水性环氧固化剂：HTW 一208(60％) ，苏州圣杰特种树脂司；

消泡剂、分散剂：迪高公司；

磷酸锌防锈颜料：凯佰公司；

氧化铁红：工业品，国产；

金红石型二氧化钛：工业品，国产；

炭黑(pH 6～8) ：工业品，国产；

填料：工业品，国产；

二丙酮醇：工业品；

去离子水：工业品。

2.2基料的选择

作为双组分涂料，颜填料可以加在环氧组分内，也可以加在固化剂内，可根据两个组分的当量考虑，除使加入颜、填料后的两个组分的质量比较接近外，还要考虑其制漆工艺性，即比较颜、填料在哪个组分里分散、研磨更容易些。

由于环氧固化剂HTW-208呈树脂状，它是水稀释性胺加成物，对颜料、填料有润湿性，且在研磨过程中不受温度的影响，也不受研磨道数的限制，易于研磨。而水性环氧脂3520-WY-55的树脂类型为固体树脂分散液，呈乳液状，研磨道数不得超过2道，否则会破乳，使研磨的细度不易达到指标要求。所以选择环氧固化剂HTW-208为A 组分中的基料，选择水性环氧树脂3520-WY-55作为B 组分的基料。颜、填料加在固化剂组分内。

2.3涂料的制备

包括底漆和面漆的配方和制备方法，以及配漆方法。

（1）配方：

在水性环氧防腐涂料中，根据用途和性能要求的不同，分别制备底漆和面漆。底漆的颜色主要是铁红色，面漆的颜色可制备各色，现以灰色为例。底漆和面漆皆由A 、B 两个组分组成。

（2）制备方法：

1底漆。A 组分：按配方量将HTw-208树脂、铁红、磷酸锌、填料、助剂和去离子水○

混合，分散均匀，研磨合格后，过滤，包装即为A 组分。

B 组分：按配方量将3520-wY-55树脂、去离子水混合分散均匀，过滤，包装即为B 组分。

2面漆。A 组分：按照配方量将HTw-208树脂、二氧化钛、炭黑、填料、助剂和去离○

子水混合，分散均匀，研磨合格后，过滤，包装即为A 组分。

B 组分：按照配方量将3520-wY-55树脂、去离子水混合分散均匀，过滤，包装即为B 组分

（3）配漆比例

由于水性环氧体系的组成和成膜机理的特殊性，环氧与胺氢的物质的量之比对涂膜的性能有很大的影响。在配制环氧涂料时通常采用环氧与胺氢为等物质的量之比，但在一定范围内改变物质的量之比, 可改善涂膜的某些性能。通过综合考虑，研究中使环氧树脂过量10％，欲提高涂膜的耐盐雾性。以上底漆和面漆的配漆比例均为n(A)：n(B)=1：1．1[5]。 2.4性能测试实验

（1）按照上述基础配方和制备方法制备样品和样板。

（2）进行试片制备和涂装，常规的测试基材为马口铁，盐水浸泡基材为钢板，试样表面都要用砂纸打磨处理，除净锡层的铁锈或氧化层，使金属的表面呈现出均匀的金属光泽，用无水乙醇擦拭试样，当处理的表面处于干燥状态时既可涂。可采用手工涂刷的方式进行涂刷。涂装后试样在80℃的恒温干燥箱进行固化2h 即可。采用石蜡对用于做涂层浸泡试验的试验周边进行封边。 2.5性能测试方法

常规性能测试包括涂层固含量、冲击性、硬度和附着力的测试。按照GB ／T

6739_1996标准，测试涂膜的铅笔硬度；按照GB ／T1731一1993标准，测试漆膜柔韧性；按照GB ／T9286_1998标准，测试漆膜附着力(划格法) ；按照GB ／T1732一1993标准，测

试漆膜耐冲击强度；按照GB ／T1763一1989标准，测试漆膜耐盐水性(3％氯化钠) ；按照GB/T1763一1989标准，测试漆膜耐酸性(3％硫酸) ；按照GB ／T1763一1989标准，测试漆膜耐碱性(3％氢氧化钠) 。

第三章结果与讨论

3.1性能测试结果分析

水性环氧防腐涂料的物理测试性能结果如下： 固含量：底漆≥45%，面漆≤40%； 附着力：1级； 耐冲击力：50cm ； 柔韧性：1mm ；

硬度：底漆≥0.6，面漆≥0.6。

由测试结果可以看出水性环氧防腐涂料的各项性能指标较传统的溶剂型涂料已经有很大的提高，这是因为在水性环氧防腐涂料领域，水性环氧树脂的不断发展拉，水性环氧固化剂也是随着水性环氧树脂的不断发展而同步发展的，使得水性环氧防腐涂料性能不断提高。同时随着改性防锈颜料(改性磷酸锌、硼酸锌等) 的不断出现，使水性环氧防腐涂料更加环保化，性能更加优异。 3.2影响涂膜性能因素的分析

环氧／胺氢当量比对涂膜的综合性能有很大的影响，但在实际制备中，一般不会以正好反应完全的配方进行涂料的配制，而是根据涂膜性能的要求而使环氧过量或固化剂稍微过量以改善涂膜的某些性能。

本文研究了不同环氧／胺氢当量比对涂膜性能的影响情况，结果如下表1所示。 由表可见，不同的环氧／胺氢当量比对涂膜的干燥时间、耐化学品性、附着力等性能有明显的影响。

当环氧／胺氢当量比为≤9时，涂膜的固化时间缩短，附着力为1级，耐酸碱性能及耐水性较差，不能很好的起到防腐的作用。这是因为，环氧过少，过量的水性胺固化剂游离在涂膜中，既造成膜的交联网络不严密，又容易增加氧气、水分的渗透率，造成涂膜耐腐蚀性能急剧下降；同时，交联网络的密度较小，除硬度有所下降，其他涂膜机械性能都很优秀；胺氢过量、水性固化剂乳化融合环氧树脂更为容易，交联速度加快，缩短了干燥时间；同时，胺固化剂是亲水的，胺的过量将会影响涂膜的耐水性能[19]

表1 环氧／胺氢当量比对涂膜性能的影响

低，且干燥时间增加。这是由于固化剂的量相对较少，造成固化时间增加，固化时间减少后，固化不完全，固化后交联致密度低，影响了涂膜的附着力。

所以无论是环氧过量还是胺类固化剂过量，涂膜的性能都比较差。因而只有在一定的范围内改变环氧与固化剂的配比，才能有利于提高涂膜的性能。

当环氧／胺氢当量比是1．1时，此时环氧稍微过量，涂膜干燥时间、耐酸碱性及耐水性等综合性能较好，附着力为l 级；当环氧／胺氢当量比是1．0时，此时固化剂与环氧正好反应完全，但是在耐酸碱及耐水性能上不及环氧／胺氢当量比为1．1的试样。

通过表1，我们可以发现，当环氧／胺氢当量比是1．1时，其涂膜综合性能是最好的。当环氧稍微过量时，有利于提高涂料的耐酸碱性、耐水等性能，这是因为环氧是亲油的，而胺固化剂是亲水的，因此，减少胺固化剂的用量就提高了整个体系的亲油性。而当固化剂稍微过量时，涂料的固化速度和交联密度将得到一定程度的提高，从而有利于提高涂膜的光泽度、耐磨性、耐溶剂性和耐污染性，附着力也会有所提高[20]。

因而，本实验选择环氧／胺氢当量比为1．1为比较合适，其涂膜综合性能是最好的。当环氧稍微过量时，有利于提高涂料的耐酸碱性、耐水等性能。而当固化剂稍微过量时，涂料的固化速度和交联密度将得到一定程度的提高，从而有利于提高涂膜的光泽度、耐磨性、耐溶剂性和耐污染性，附着力也会有所提高。 3.3颜料体积浓度对涂膜性能的影响 3.3.1PVC 对涂膜耐盐性的影响

颜料在干膜中所占的体积百分数定义为颜料体积浓度PVC 。水性环氧涂料的颜料体积浓度对涂层的防腐等性能有很大的影响。

如果向乳液中加入颜料过少，颜料粒子不能连续，颜料难以发挥其应用的作用，导致涂层的耐腐蚀等性能下降，如果向乳液中加入颜料过多，将导致树脂不能完全包覆颜料粒子，涂膜的致密性下降，从而影响漆膜的耐久性；此外，水性环氧涂料的表干时间随着PVC 的增大而缩短，因为水性环氧涂料的干燥涉及到两个过程，即水分的挥发及固化反应的进行。水性环氧涂料的表干时间主要决定于固化反应的进行。PVC 增大时，涂层表面基料所占的比例减少，因而表干时间缩短但同时光泽度也降低。颜料体积浓度一般为32．38％。颜料体积浓度过高或过低，涂膜均早期失效[21-23]

表2 PVC对涂膜耐盐性的影响

PVC ／% 由上表知，随着PVC 的值增大，涂膜的耐盐水性能提高，但到了一定值的时候，其防锈性能都有一定程度的下降。这是由于随着颜填料的增加，涂膜的封闭性升高，防腐性能升高；但随着PVC 超过一定值（临界PVC ）时，随着颜料体积的增加，渗透性增加，涂膜中的孔隙增多，会导致其防腐性能下降。由实验可知在PVC 为30%时，涂膜的耐盐性达到一个最大值。

3.3．2PVC 对涂层附着力的影响

选用两种水性环氧树脂乳液做成膜物，制备出了水性环氧涂料，将涂料与一定量的固化剂混合后，刷涂于白口铁片表面，于80℃鼓风干燥箱内固化2h 即可。根据附着力测试标准GB ／T9286．1998对涂膜进行测试，下表为不同PVC 对涂膜附着力的影响情况。

表3 PVC对涂层附着力的影响

PVC ／% 附着力

20 0

25 0

30 0

35 1

40 2

50 2

20 25 30 35 40 45

从结果可以看出，PVC ≤30％时，其附着力十分优异，为O 级；当PVC 为35％时，其附着力良好，为l 级；当PVC ≥30％时，其附着力降低，为2级。这是因为，PVC 较低时，乳液中的颜料含量较低，导致固化时交联度很高，使涂层致密度提高，因而提高了涂膜的附着力；而当PVC 逐渐增加到40％和50％时，因为颜料的含量过高，使得乳液不能很好的包裹颜料，涂膜的致密度下降，导致涂层附着力降低。

由此可知，随着PVC 的值增大，涂膜的耐盐水性能提高，在PVC 为30％时，涂膜的耐盐性达到一个最大值。PVC 为30％的涂膜附着力性能较为优异。 3.4结语

通过对水性环氧树脂、水性环氧固化剂以及助剂等各组分的合理选择，可以制备出性能各异的水性环氧涂料。水性环氧涂料的诸多性能优势决定了其与溶剂型或无溶剂型环氧树脂涂料相比具有更为广泛的应用前景[20]。

参考文献

[1] 柯伟．中国腐蚀调查报告[M]．北京：化学工业出版社，2003，24

[2]曹楚南．悄悄进行的破坏～金属腐蚀[M]．北京：清华大学出版社，2000，9-10 [3]耿耀宗．现代水性涂料[M]．北京：中国石化出版社，2003，1-2

[4]江洪申，宁超峰，陈安仁. 水性防腐蚀涂料的研究与发展概况. 腐蚀与保护,2006,9:433-437,442

[5]楼李华. 水性环氧腐蚀涂料[J].热固性树脂,2006,8:35-38

[6] 朱德勇．水性自交联丙烯酸防腐涂料．中国涂料，2004，12：39-42．

[7]Frank N J. Outlook for Zero-VOC Resins. Journal of Coatings Technology, 2001, 73(916):63-71

[8]Zhu Yushu(竺玉书).New Developing Trends of Polymeric Latex for coatings. Coating Technology, 1997, (7):34-36

[9] Richardson F. Water dispersible epoxide Resin curing agent．Pigment and Resin Technology, 1973, 5:41-43

[10] D H Klein, K Jorg．Two component aqueous epoxy binders of volatile orangnic coating．Modem Paint and Coating，1997，32：119-125

[11]Philip A，Reitane ，Tom Szurgyilo．Using emulsifier to improve water-reducile resin systems．Modern Paint and Coating，1990，7：44-47 [12] 申欣．水性环氧防腐涂料的合成与性能．科学实验．2002，6：14—16 [13] Shunji Kojima, Toshinori Moriga, Yosiki Watanahe．Development of high performance water-based emulsion coatings for can coatings application．Journal of coatings Technologe，1993，65 (818):25-38

[14] 胡建修，王科辉，刘志平，王谦，王强．水性防腐涂料的研究进展．精细石油化工进展，2006,lO ：47-50

[15] 吴宗汉，徐进．高性能防腐涂料的发展评述(Ⅱ) ．现代涂料与涂装，2007，12(10)：36-40

[16] 刘新．常用防腐蚀涂料基本性能．现代涂料与涂装，2008，8(11)：48-52 [17] 魏仁华, 国外防腐涂料研究进展．涂料技术与文摘，2008，9：12-15

[18]张奖池. 水性环氧防腐涂料的研制[D]:[硕士学位论文].湖南:湖南大学材料工程,2008 [19]孙凌, 朱锦伟. 水性环氧防腐蚀涂料. 上海涂料,2001,3:27-29

[20]姜美荣. 水性环氧防腐涂料及应用性能的研究. 涂料工业,2005,9(35):22-25 [21] 钱伯容．涂料助剂的现状及发展对策．中国涂料，1999，05：25-27

[22] 杜存山．锌粉含量对环氧富锌漆防锈性能的影响．腐蚀与防护，1999，20(4)：168-171

[23] 顾国芳，陈挺等，Ⅱ型水性环氧树脂涂料特性研究，化学建材，2001，(3)，16-20 [24]石亚军，陈中华，余飞. 水性环氧防腐涂料的制备与性能研究. 现代涂层技术,2009,28(4),45-47