直接接触金属(DTM)涂层可以保护金属基材免受腐蚀，并作为面漆具有双重用途。水性DTM涂料适用于轻型应用，如可能发生冷凝的室内空间或污染程度较低的外部环境，并用作管道、储罐、扶手、钢门、轨道车等的涂料。与多层涂料(底漆层后覆面漆层)相比，选择DTM涂料具有成本和时间优势。这些涂层的目的是在最少的表面处理后，只需要一个应用步骤，并旨在提供腐蚀保护，而不需要活性颜料。水性丙烯酸DTM涂料可以提供高光泽的表面处理(在60°仪表上>80)，具有良好的外观和保护金属基材免受腐蚀。

水性涂料比溶剂型涂料具有优势，因为它们更有利于工人的健康和安全，对环境的影响更小。水性涂料易于清洁，可用水稀释，并使用气味、毒性和可燃性较低的溶剂。低挥发性有机化合物的丙烯酸涂料也干得更快，这允许更快的重涂时间。然而，水性涂料普遍面临的挑战之一是，应用条件会影响涂料的外观和性能。必须避免低温和极端湿度(高或低)，以获得最佳的应用外观和成膜效果。

配制旨在保护金属的水性涂料面临着一系列独特的挑战。本文讨论了我在配制用于防腐的水性丙烯酸涂料时发现的一些事情，并可能作为想要提高水性DTM涂料性能的配方师的指导方针。

配方

水性丙烯酸涂料提供的防腐作用高度依赖于树脂和涂料的配方。尝试在水性配方中加入树脂或直接替代树脂并不能获得最佳性能。必须选择适当的溶剂、助剂和颜料，使其与树脂配合良好，以优化涂层的性能。

水性乳胶胶粘剂成膜是一个复杂的过程，它依赖于助溶剂，有时还需要低voc的聚结剂来降低乳胶聚合物的最低成膜温度，以使颗粒变形和聚结。聚合物链在颗粒表面，然后扩散越过颗粒边界，形成一个连续的薄膜。由于防护涂料中的粘结剂通常起到屏障的作用，必须根据粘结剂和配方优化溶剂类型和水平，以最大限度地提高抗水和耐盐性。溶剂的选择对涂料配方的早期耐水性有很大的影响，保证足够的助溶剂水平可以改善盐雾效果。另一个需要考虑的问题是金属保护涂层配方中使用的水的类型。理想情况下，应该使用去离子水，因为自来水中发现的额外离子对耐腐蚀性有负面影响。

颜料的良好分散是必要的，以避免结块和导致的薄膜缺陷，允许水渗透到薄膜中。分散剂的选择是兼容的粘结剂是耐腐蚀的关键。即使是一种优化了标准性能的分散剂，如光泽和附着力，也会对耐腐蚀性产生负面影响。图1显示了在盐雾暴露44小时后，相同的配方与两种不同的分散剂。性能的差异是巨大的，左边的分散剂在现场或在刻痕处没有显示失效，而右边的分散剂在现场锈蚀仅44小时后就完全失效。

颜料的选择对DTM涂料的耐腐蚀性也有很大的影响。这些高光涂料通常不含活性颜料，但二氧化钛的类型(如采用有机处理以增强分散性的类型)也会对薄膜的腐蚀和耐水性产生负面影响。图2显示了使用两种不同等级的TiO的相同配方₂276小时盐雾暴露后的色素。

由于涂料有许多颜色，除了白色，着色剂也用于着色DTM涂料。这些预分散颜料还含有表面活性剂类型的分散剂，会对腐蚀和耐水性产生不利影响。在使用着色剂时，最好选择那些推荐用于工业涂料的着色剂，而不是那些优化用于建筑涂料的着色剂。

除泡剂、润湿剂和增稠剂等添加剂是任何涂料配方的必要组成部分;然而，它们也会对腐蚀和防水性能产生负面影响。完全消除涂层中的泡沫是必要的，以确保良好的，连续的薄膜形成。其他表面活性剂可用于改善颜料在最终膜中的润湿、流动和平整。一般来说，越疏水越好，但最佳选择将取决于系统。与粘土或碱膨胀增稠剂相比，结合非离子增稠剂，如HEUR和HMPE类型，通常是更好的成膜效果的首选，并最大限度地减少对耐腐蚀性的影响。

所有水性DTM涂料中必须包含的一种添加剂是闪锈抑制剂，以防止金属在干燥过程中的闪锈。这可以像亚硝酸钠一样简单，但通常市售的闪光防锈剂会含有额外的成分，提高有效性，并提高耐腐蚀性。需要针对涂层优化闪锈抑制剂的类型和水平，以确保即使在极端干燥条件下(例如极高的相对湿度(80-95%))也能防止闪锈。

应用程序

工业维护涂料可以浸涂、喷涂、刷涂或滚涂，并且必须针对每种应用类型调整涂层的粘度。当开发和测试这些类型的涂料的粘合剂时，薄膜是通过拉伸和喷涂制备的。这是因为薄膜的形成是不同的，取决于应用的方法。对于使用常规空气雾化喷涂(标准或HVLP、大容量、低压型喷枪)喷涂的薄膜，必须用DI水将涂层的粘度降低到70 KU左右。由于工业设备所需的涂料量较大，因此很难在实验室规模上测试无气喷涂应用。

涂层的湿膜厚度可以用湿膜测厚仪进行近似测试。干膜厚度是湿膜厚度乘以涂层的固体体积。DTM面漆的目标干膜厚度(DFT)约为2密耳(50微米);然而，一些涂料应用要求低至0.5 mils或高达8 mils DFT。在金属衬底上准备测试板的一个优点是能够使用数字薄膜厚度计以非破坏性方法准确测量干膜厚度。这些仪器利用电磁感应原理在磁性基底(如钢)上进行非磁性涂层，并利用涡流原理在有色金属基底上进行非导电涂层。

用于测试的薄膜也可以用棒材或棒材进行拉伸制备。酒吧有不同的设计，如鸟酒吧，医生刀片或乳胶薄膜脚轮，或间隙或湿膜厚度(约50%的差距)将被指定，这取决于酒吧的类型。实际的湿膜厚度取决于涂覆器的形状、涂层的粘度、表面张力和润湿性，以及涂覆的速度。线材可以是线绕的，也可以是无线的，但无论哪种情况，涂层都流经沟槽，湿膜厚度由线材的线材尺寸决定。较高的涂层粘度(80-100 KU)可以在用棒材拉下时产生更一致的薄膜。有一个棒，必须有足够的流动，以水平的薄膜或缺陷可能形成由于较薄的涂层，在电线接触面板。

涂膜后，在室温下晾干。水性涂料的挑战之一是必须避免极端的温度和湿度条件下的应用或干燥，可能导致薄膜形成不良，影响性能。在实验室中，干燥是在标准条件下完成的:23°C，相对湿度50%。腐蚀测试在环境固化7天后开始。使用这些DTM面漆配方，在2mils DFT下，通过在50°C烤箱中固化一天，然后在50°C烤箱中固化一小时，成功地加速了七天的测试。在测试防水或腐蚀之前，面板的背面和边缘必须覆盖更耐用的涂层或胶带，如乙烯基地板标记胶带。

测试

直接接触金属涂层在各种金属基材上进行测试，但主要是在钢的耐腐蚀性上进行测试。可以购买经过清洁和未抛光的冷轧钢板进行测试，以便使用一致、均匀的基材来评估涂层并将钢材的变化降至最低。其他可能使用的钢类型有抛光冷轧钢、喷砂热轧钢和磷铁处理的冷轧钢，有或没有封口剂(铬或非铬)。

根据ASTM B117，涂层的耐腐蚀性通常使用连续盐雾(盐雾)室进行评估。本试验使用5%氯化钠盐雾，在35°C恒温条件下进行。虽然这是最常见和最广泛接受的腐蚀测试，但它并不一定与现场性能有很好的相关性。在测试之前，面板要用胶带粘好并划线。划线处的蠕变根据ASTM D1654进行评定，现场的锈蚀根据ASTM D610进行评定。

其他与现场性能有更好相关性的腐蚀测试是根据ASTM G85-A5进行的多孔材料或循环盐雾(雾)测试，或结合了多孔材料和紫外线暴露的测试，ASTM D5894。多孔试验使用稀盐溶液(0.35%硫酸铵+ 0.05%氯化钠)，在25°C的盐雾中循环1小时，在35°C的干燥中循环1小时。联合测试为1周(168小时)的QUV-A测试(4小时UVA (340 nm)/4小时凝结)，随后是1周的共1008小时的聚体测试(6周，每个测试3个周期)。

除了腐蚀测试外，还根据ASTM D3359在不同的干燥间隔(如1天，3天和7天)下评估各种金属基材上的湿和干附着力。评估湿附着性的一种方法是将薄膜划线，用一张滤纸覆盖划线，用水浸透过滤器，并用手表玻璃覆盖。60分钟后，将该区域吸干，使用胶带并拉动以评估粘连性。防水性能可以通过许多不同的方法进行评估，包括浸入水中和根据ASTM D2257使用湿度室，在100%相对湿度和35°C下连续DI水雾。还评估了水暴露后的附着力。

结论

水性直接接触金属涂料越来越多地应用于工业维护涂料。随着粘结剂技术的进步，这些高光涂层提供的腐蚀保护得到了改善;然而，当配制水性DTM时，配方中的每个成分都有助于腐蚀性能。已开发的粘合剂具有非常好的耐腐蚀性，但也必须配制成良好的成膜，并仔细选择添加剂和颜料。替换现有配方中的树脂可能不会产生最佳性能。树脂供应商提供的起始配方和技术数据表是适当原材料选择的指导方针。

欲了解更多信息，请发送电子邮件lori.boggs@basf.com．