水性环氧富锌底漆:有可行的选择| 2012-09-04 | PCI杂志

随着严格的环境和健康法规，水性涂料正日益取代溶剂型涂料。取得了重大进展:新的水性环氧树脂和胺固化剂技术在使用合适的双组分(2K)配方时，具有优异的耐腐蚀性。2022世界杯八强水位分析

在特殊情况下，富含锌的环氧底漆具有额外的耐腐蚀性，将非常高的重量(通常是80-85%)的锌粉加入环氧/固化剂粘合剂体系的挑战是锌与质子组分(如水、酸性溶剂和分散助剂)的反应性。

我们开发并测试了几种2K水性环氧/胺体系，旨在提高颜料负载，并保护锌免受产生有害氢的质子介质的影响。这些新体系已经与传统的溶剂型和水性环氧树脂体系进行了测试。优选的系统提供了存储稳定，2K富锌涂层，具有较长的锅寿命。它产生了一种柔性涂层，在比溶剂型体系低得多的VOC水平(~200 g/L)下，为钢提供出色的防腐保护。本文概述了这种新型的2K水性环氧粘结剂体系，可使配方具有高水平的锌。

水性环氧树脂技术概述2022世界杯八强水位分析^1、2

在早期的水性环氧树脂技术中，环氧树脂只是2022世界杯八强水位分析简单地分散并稳定在水中(图1)。在最近的水性环氧树脂技术中，分散剂和稳定剂是在环氧聚合物的主干上发生化学反应，而不是仅仅与树脂混合。在这两种情况下，胺固化剂通常是可稀释的聚合物。

NewGen™环氧胺水性技术(图2)旨在取代溶剂型环氧-聚酰胺涂层技术。环氧树脂(EPI-REZ™树脂6520-WH-53)是自乳化的，不含游离表面活性剂，并与独特的零voc胺固化剂分散体交联(EPIKURE™固化剂6870-W-53)。这种NewGen系统可配制快干、耐腐蚀、VOC <100 g/L、环境固化底漆和直接到金属的保护涂层。

性能

该系统的耐腐蚀性能如图3所示。将涂层喷涂在喷砂钢板上，室温固化1周后，进行盐雾连续冷凝1000 h的处理。经过300 h的盐雾连续冷凝处理后，NewGen配方表现出优异的耐腐蚀性和对冷轧钢板的附着力。

但是，如果我们想要更好的耐腐蚀性，同时仍然符合新的规定呢?在溶剂型底漆中添加锌可增强其耐腐蚀性。是否有可能制造一种水性2K、低voc、耐腐蚀的环氧底漆体系，其性能优于商用溶剂型环氧富锌底漆?

有哪些挑战？

在水溶液中，锌与水反应，形成氢氧化锌并释放氢气(公式1)。

Zn + 2H₂O下跌(哦)₂+ H₂一个↑[1]

正因为如此，制造富锌水性底漆的主要挑战是防止锌在储存和使用过程中与水发生反应。必须避免将未经处理的锌粉直接添加到含水组分中，以防止与产氢相关的危害。

发展的方法

水性3K体系是可用的，锌作为第三种组分加入到水性粘合剂中，然后再涂漆。这种方法由于需要适当混合多种成分，以及在加入锌粉时吸入的潜在健康和安全问题而变得复杂。它通常仅限于使用2K涂层，使用寿命为1 h。

为了更容易地应用水性富锌环氧涂料，必须保护锌免受水的影响，而不使其失活。锌金属必须仍然可用作为牺牲氧化剂，以保护被涂覆的含铁基质。

解决这个问题的一种方法是由动量性能材料公司描述的。^3、4通过将锌粉分散到硅烷水解物中，制成了富含锌的糊状物，这可以保护锌，防止它与水发生反应。然后将环氧分散体添加到该浆料中。另一种变化是将锌粉分散到硅烷水解物和环氧树脂分散体的预混合物中。

这些锌糊的稳定性是通过测量在40°C下的氢气脱气来测试的。3K配方在几小时后失效。2K的硅烷水解物在室温下稳定达6个月。然而，当储存在40°C时，它们表现出一些氢气排出。因此，需要做更多的工作来开发一种即使在高温下也稳定的2K富锌引物。

如果在胺固化剂中加入锌而不是环氧树脂成分会怎样?“杂化”水性环氧体系已开发，其中锌分散在高固体，非水胺固化剂。这种富锌固化剂然后与水性环氧分散体结合形成2K涂层。不幸的是，在两种组分混合后，氢的脱气往往开始相当强烈，工作锅的寿命不是很长。显然，需要开发一种新的改性固化剂。

首选的方法

一种新的无水胺- EPIKURE固化剂8538-Y-68 -已设计用于水性富锌底漆。这种胺固化剂的工作原理是用反应性疏水聚合物快速饱和锌表面，包封并保护锌免受水的侵害。即使在底漆中添加80%的锌，其性能也很好。一旦胺组分与环氧树脂反应，锌表面再次成为一个牺牲的电解表面，形成氧化物，作为含铁基质的腐蚀屏障。通过在高填充锌膏中使用EPIKURE固化剂8538-Y-68，并使用适当的水性环氧分散体，可以在不放气的情况下实现超过4小时的工作寿命。

该新型胺剂用于环氧富锌底漆的优点是:

•易于分散的锌粉;

•高固体，无酸和非水胺，最大限度地减少与锌的脱气;

•货架稳定:非常有限，在锌膏储存期间没有检测到气体;

•锅寿命:锅寿命明显长于其他水性锌替代品;

•适用于非锌涂层系统;

•与其他水性中、面漆具有良好的互涂附着力;

•优异的防腐性能。

为了获得最佳的性能，这种新的胺类药物应该与稳定的固体环氧树脂分散液相结合。环氧分散树脂的选择对于获得较长的锅寿命，良好的涂料聚结性和足够的交联是至关重要的。根据对商业分散体的调查，EPI-REZ树脂6520-WH-53被确定为最佳选择。还应注意选择非酸性添加剂，特别是EPIKURE固化剂8538-Y-68锌膏。表1给出了一个具有优异性能的配方示例。

通过选择合适的醇和乙二醇醚溶剂，可以使该配方快速干燥。通常这种配方的锅寿命至少为4小时。如果有足够的空气流动来适应水的蒸发，重涂时间可以减少到只有几分钟。在锅的使用寿命期间，没有明显的氢气排出，因此可以应用连续的涂层屏障来保护金属基板。

如图4所示，涂有表1配方的盐雾暴露钢板对金属的保护效果明显优于图5所示的溶剂型富锌底漆。这表明锌可用于防腐蚀，即使在锅的使用寿命期间没有观察到明显的放气。