提高水性環(huán)氧防腐底漆耐鹽霧性的辦法

（長沙新德航化工有限公司  盧學軍）

用水性環(huán)氧制作底漆具有附著力好，涂膜致密，耐腐蝕，耐水，耐鹽霧等諸多優(yōu)秀的性能。到底何種體系的水性環(huán)氧體系具有更高的耐鹽霧性呢？本文從分子結(jié)構(gòu)和防腐原理入手，詳細分析了影響耐鹽霧性的多種因素，可為水性環(huán)氧防腐底漆的配方設(shè)計提供參考作用。

關(guān)鍵詞：樹脂固化體系  濕態(tài)附著力  乳膠粒子  Tg   憎水性  自乳化 交聯(lián)密度

1、 使用助劑，提高碳鋼鈍化膜的質(zhì)量。如鈍化型抗閃銹劑，可增強干態(tài)和濕態(tài)的附著力；如水分子阻換劑，將粘接界面變成疏水型；如硅烷偶聯(lián)劑，可提高界面附著力。

2、 提高涂膜干態(tài)和濕態(tài)下的附著力，需要選擇一個合適的樹脂固化體系。親水基含量相對較高的體系往往濕態(tài)粘接強度差，水分子滲透到界面的可能性大增。

2-1 固化后的涂膜疏水性越強，水分就越難以滲透。

2-2 固化后的涂膜跟底材的濕態(tài)附著力越好，水分就難以滲透到界面。一方面取決于體系產(chǎn)生的羥基越多，跟底材的附著力越好，如多氨基的固化體系，另一方面取決于體系的憎水性和濕態(tài)下剝離強度要高。

2-3經(jīng)過鈍化的金屬界面附著力更優(yōu)。

3、 涂膜的Tg>35°C,這樣鹽霧試驗中，涂膜不會軟化，變形小就不易起泡。需要選擇一個合適的樹脂固化體系。

3-1油性環(huán)氧的很容易Tg>35°C,因為均相體系中環(huán)氧樹脂分子和固化劑分子充分接觸纏繞，水性環(huán)氧則不同，以下因素會制約其交聯(lián)度。

3-1-1 乳膠粒子的大小，粒子越粗，粒子中間部位很難接觸到樹脂或固化劑的分子，交聯(lián)密度下降，體現(xiàn)為涂膜硬度不夠。反之，則固化度提高，Tg提高。

3-1-2 樹脂和固化劑的相容性，影響接觸機率。

3-1-3二者的配比取決于殘留量，樹脂殘留多，則固化劑要減量。

 3-1-3-1，固化劑為水溶性的，樹脂為乳液，則樹脂殘留多，所以固化劑要適當減量；如EP750/MH6610

3-1-3-2樹脂固化劑均為乳膠粒子，則樹脂固化劑均會殘留，粒子大的組分殘留多，可考慮等當量；

3-1-3-3自乳化環(huán)氧樹脂乳化油性固化劑的體系，硬度上來相對較慢，樹脂固化劑均會殘留，但樹脂殘留多，固化劑殘留少，所以固化劑要適當減少；如：EP750/MH6600，EP750/MH6616

3-1-3-4水乳型固化劑乳化油性環(huán)氧的體系，硬度上來相對較慢，樹脂固化劑均會殘留，但樹脂殘留多，固化劑殘留少，所以固化劑要適當減少；如：MH6618/128

3-1-3-5乳液型自乳化固化劑配合自乳化環(huán)氧體系，二者可相互乳化，相容性較好，二者接觸充分，盡管二者均有殘留，但相對殘留少，可考慮等當量配比。該體系相對具有更高的耐鹽霧參數(shù)。如：EP750/MH6618

3-1-4 固化劑分子中氨基和剛性基團的數(shù)量。氨基多，交聯(lián)度高，剛性基團多，Tg和涂膜硬度相對就較高，所以不易起泡。如：EP750/MH6605

3-2 固化的溫度和時間，影響交聯(lián)度，從而能影響Tg。

3-3 固化體系的活化能，影響交聯(lián)度和固化速度,從而能影響Tg。

如：EP750/MH6600，EP750/MH2805

4、 合適的顏基比，使樹脂能充分浸潤顏料體系。一般PVC在25-35%是比較合適的選擇范圍，

5、 形成堿性涂膜，可阻止電化學反應(yīng)，防止析出氫氣導致鼓泡，一個合適的樹脂固化體系。

5-1腐蝕發(fā)生的電化學反應(yīng)：

在一般情況下，只要水中有0.4摩爾/升的鹽的濃度，鈉和氯離子就可以穿過涂膜擴散，因此在有鹽霧的情況下，下列陰極反應(yīng)就可能發(fā)生：

陰極：有氧存在時：O2 + 2H2O + 4e =4OH-
                    無氧存在時：2H+ + 2e=H2   (因為水存在電解平衡：OH- + H+ = H2O)

對應(yīng)的陽極也發(fā)生以下反應(yīng)：

         陽極：Fe-2e=Fe2+   

陰極和陽極反應(yīng)的結(jié)果，生成氫氧化亞鐵，隨后氧化成帶結(jié)合水的三氧化二鐵。

離子透過涂膜比水和氧鹽慢得多，涂膜所含羥基離節(jié)后使其帶負電，因此會選擇性的吸收陽離子透過涂膜（如鈉離子）。經(jīng)研究證實，陽離子透過涂膜結(jié)果使得涂膜起泡脫落。

 5-2無氧存在時會產(chǎn)生氫氣，這就是上面說到的涂膜發(fā)生鼓泡的另外一個原因。

從以上兩個陰極反應(yīng)可以看出只要涂膜的PH值呈堿性且很高的話，反應(yīng)就不會向右進行從而阻止了氧分子的溶解；在無氧存在時由于PH較高，這樣H+濃度就非常的低，釋氫反應(yīng)就不會發(fā)生。故就抑制了陰極反應(yīng)，沒有了陰極反應(yīng)陽極反應(yīng)自然也就大大減低了。陰陽兩極反應(yīng)的停止就阻止了電子的傳遞，故涂膜的電阻就不會降低同時保持良好的防腐性。

6、 顏填料的選擇。尤其是防銹顏料的選擇.防銹顏料分為物理防銹和化學防銹兩種，前者有云母氧化鐵和超細云母粉，這些片狀物料能增強漆膜的致密性，對腐蝕介質(zhì)起屏蔽作用，降低滲透率；后者如鉛系、鉻酸鹽、磷酸鹽顏料，原采用磷酸鋅和三聚磷酸鋁，后在配方中使用一種新型的復合磷酸鋁為主防銹顏料，以磷酸鋅和三聚磷酸鋁為輔，磷酸鹽離解產(chǎn)生的磷酸根可使金屬表面鈍化，引起陽極極化，而鋅粒子和鋁離子則在陰極反應(yīng)引起陰極極化。可大大提高涂膜的防銹能力。

7、交聯(lián)密度(參照第3點)，需要一個合適的樹脂固化體系。

7-1乳膠粒子的大小，影響樹脂和固化劑的混合均勻度，從而影響交聯(lián)度。選擇粒徑小的環(huán)氧或者固化劑乳液，具有更高的交聯(lián)密度。

7-2多官能度的樹脂和固化劑體系，提高交聯(lián)密度。

7-3相容性好，成膜性好，影響混合均勻度和相互接觸機率，從而影響交聯(lián)度。

7-4合適的固化溫度和時間。

7-5樹脂和固化劑體系的活化能。活性高的環(huán)氧體系在相同溫度

下具有更高的交聯(lián)度和更快的固化速度。

7-6樹脂/ 固化劑的當量比，影響交聯(lián)度。

8、涂膜的的厚度

當然耐鹽霧性能也跟涂膜的厚度也有相當大的關(guān)系，涂膜厚水氧分子要穿透涂層需要的時間就長。耐鹽霧性與涂膜厚度成正比。

9、樹脂中單官能團或增塑型乳化劑的含量

9-1外乳化類型通過添加乳化劑后相轉(zhuǎn)變的方式乳化環(huán)氧，乳化劑有單環(huán)氧基的或者增塑型的，往往需要添加10-20%才能充分乳化環(huán)氧樹脂，影響固化物的致密性和耐熱性、硬度、耐腐蝕性等參數(shù)，自乳化性環(huán)氧乳液為雙官能團環(huán)氧樹脂接入親水基，交聯(lián)密度高，耐腐蝕性相對較高。

9-2．EP380\EP750自乳化環(huán)氧體系，配合胺類固化劑及堿性顏料固化后形成了堿性較高的涂膜，可阻止電化學反應(yīng)，抑制腐蝕金屬和防止陽離子堆積和析出氫氣導致起泡。

10、環(huán)氧固化劑體系中親水基和疏水基的相對和絕對數(shù)量

10-1親水基含量高，如親水型分子結(jié)構(gòu)的固化劑，固化后的涂膜水分透入的機率大增，耐鹽霧性受影響。

10-2反之，疏水基含量高，如油性固化劑，固化后形成的涂膜具有天然憎水性，濕態(tài)附著力提高，水分透入的機率減少，耐鹽霧性較高。

10-3親水基和疏水基含量均高，相比單純的親水基含量高，固化后的涂膜具有一定的疏水性，耐鹽霧性相對提高。

10-4環(huán)氧固化劑體系相對較少的親水基具有更高的憎水性、濕態(tài)附著力和耐鹽

參考資料：

1、水性環(huán)氧涂料防腐涂料耐鹽霧性能研究  曾凡輝  陳紅梅 謝續(xù)江（株洲時代絕緣有限責任公司 湖南 412001）

2、水性環(huán)氧涂料耐鹽霧性影響因素的研究  沈春華 杜飛飛 姚唯亮  金賢君  （上海涂料有限公司技術(shù)中心 上海 200062）

3、水性環(huán)氧體系對金屬防腐底漆耐鹽霧性的影響 盧學軍（長沙新德航化工有限公司 湖南長沙 410000）

4、涂料鹽霧 百度文庫

5、提高涂料耐鹽霧性的辦法  百度文庫