吴瑞浪、李培江
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。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，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%，每年腐蚀损失超过火灾、风灾和地震造成损失的总和。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机物和重金属，造成了环境污染问题，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。
涂料发展潮流向5E迈进，即高涂膜质量（Excellence of finish）、方便施工（Easy of application）、省资源（Economics）、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。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。
一、实验部分
1.1、实验材料
水性环氧树脂EP-384W及其配套固化剂VEH-2188w某公司；BEH1655水性环氧固化剂，配套BER1668环氧树脂；自制。蒸馏水，外购；消泡剂；分散剂；润湿流平剂；磷酸锌，工业品；硫酸钡，1500目；滑石粉1250目；绢云母粉，国产；防锈蚀剂，进口；防水剂，进口。膨润土BP-183B，国产。氧化铁红BA13，进口；炭黑C311上海；
1.2、实验仪器
JE-2002电子天平上海浦春计量仪器有限公司
101-0A型电热鼓风干燥箱天津市泰斯特仪器有限公司
2020-A型电热恒温干燥箱北京永光明医疗仪器厂
NDJ-1型旋转式粘度计上海精纯仪器设备有限公司
FQY-010A型盐雾腐蚀试验箱上海杰颖电子技术有限公司
R-71-G型喷枪国产
高速分散机锆珠1mm适量
涂-4杯粘度计，QND-1，弹性测试仪；漆膜冲击器QCT型，刮板细度计QXD-50/100均为天津精科；光泽度仪MN-60型
1.3、基料
作为双组分水性涂料，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、研磨更容易更方便、设备更易清洗些。
对于BER1668/BEH1655改性树脂体系，由于BEH1655水性环氧固化剂，它是水可分散性胺加成物，对颜料、填料有优良的润湿性，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。
对于水性环氧树脂EP-384W/VEH-2188w体系，选择水可分散性环氧树脂EP-384W分散载体，研磨道数不得超过2道，否则可能会破乳，使研磨的细度不易达到指标要求。在实验室，为了方便，选择将树脂与颜填料一起分散。
1.4、水性环氧防腐涂料的制备包括底漆配方，制漆方法及配漆比例
A.水性环氧防腐漆配方
水性环氧防腐漆通常有铁红，黑色，灰色，黄色等，本实验选择铁红和黑色两色。色漆部分为A组分，配套的另一组份为B组分。
B.制漆方法
①A组分：按配方量将树脂、铁红、磷酸锌等填料、助剂和蒸馏水，混合均匀，分散速度调至铁红3200rpm/30min，黑色3500rpm/60min；研磨分散合格后，补齐物料，搅拌均匀，调整合适，过滤，包装即为A组分漆
②B组分：按A/B树脂组分的配比，适当过量，将B组分树脂进行过滤，包装即为B组分漆
C.配漆比例:环氧树脂与固化剂配比一般按环氧当量与固化剂活性氢当量来计算，也可根据对漆的性能要求对计算值适当调整。在不影响干燥性的情况下，环氧树脂比重越大，各种耐性越优良。
即：
环氧树脂用量（重量）=固化剂活化氢当量×环氧当量
根据某公司的参考技术说明资料，树脂与固化剂的最佳比例为：
EP-384W：VEH-2188W=100:39即涂料A组分：B组分=100:13（重量）
巴司特水性环氧树脂的比例为：
BEH1655：BER1668=120:100即涂料A组分：B组分=100:28（重量）
1.5、制漆性能的测试
①按上述基础配方，依比例配置漆，搅拌1-3分钟，加入蒸馏水进行稀释，至施工粘度。提前将马口铁片打磨好，用丙酮擦洗干净备用。
②制板：将配好的漆熟化约10分钟，将漆按常规色漆厚度要求喷涂一道，25℃左右自然干燥。对于做耐性的板，第二天重新配漆，再喷涂第二道，常温干燥4小时后，置于80℃烘箱干燥1小时，取出置于室温，隔天进行封边，即可进行耐性测试。80℃快速固化是为了节省时间，也是客户快速测定性能的常用方法。样板最终厚度控制在50μm左右。
1.6、漆膜性能的测试方法
常规性能测试主要有干性，硬度，冲击，附着力，弹性；自制样品由于是在原产品基础上进行了改性，改善了耐水性；固耐性主要测试耐水性。
干性按GB/T1728-1979测定
漆膜耐冲击按GB/T1732-1993测定
漆膜耐水性按GB/T1733-1993测定
漆膜柔韧性按照GB／T1731-1993标准测试
漆膜附着力按照GB／T9286-1998标准测试(划格法）
涂膜的铅笔硬度按照GB／T6739-1996标准测试
闪锈抑制性按HG/TT4759-2014文件描述测试
耐盐雾按GB/T1771-2007的规定进行
二、结果与讨论
2.1、性能测试结果分析
水性环氧防腐涂料测试结果如表
水性环氧防腐漆配方
备注：机械性能测试漆膜厚度是20～30μm
耐水性能测试漆膜厚度在45～60μm
干性是在RH60%16--28℃室内自然环境条件下测定
耐水样版在耐水24小时后结果如下图
上图由左至右分别为试后、试前、试后
上图由左至右分别为试后、试前、试后
上图由左至右分别为试后、试前、试后
上图由左至右分别为试后、试前、试后
耐盐雾经过1000小时之后结果如下图
从上述测试结果可以看出，水性环氧防腐漆具有与溶剂型环氧漆同样优异的物理机械性能。初期耐水性某公司的较好，而24小时后自制样的整体板面效果好过某公司样；通过选择合适的耐水性好的水性固化剂也可达到人们的更高耐水要求。
2.2影响漆膜性能的因素
双组份水性环氧防腐涂料A、B组份的比例即环氧/胺氢当量之比对涂膜综合性能有非常大的影响，环氧过量，有利于涂膜耐水性、耐化学药品性；但过量过多将是交联不足，影响干性、硬度及附着力。反之，固化剂过量，交联过快，活化期短，由于胺的亲水性，漆膜耐水、耐化学药品性能下降。环氧/胺氢当量之比在0.9～1.1性能较理想。
助剂的影响，消泡剂，流平剂，防沉剂相对而言对涂膜的影响较小。但颜料分散剂特别是炭黑专用分散剂，用量过多会对涂膜耐水等性能有明显影响，这是由于这类分散剂分子链上含有大量亲水基团如-COOH、-NH、-OH,正是由于这些亲水基团的对颜料颗粒表面的有效包覆，使得颜料颗粒在分散后不易再次聚集，从而使漆浆保持相对稳定不易返粗。
防水剂anti-SF是含酚的芳香环二聚体单体，适量加入，在漆膜固化过程中迁移至漆膜表面，可以改善耐水性，由于价格较贵，根据需要进行添加，由于其对固化剂具有一定的促进作用，可能会影响水性环氧的活化期，特别在夏天高温时。
颜填料的影响：磷酸锌是典型的防锈颜料，加入有利于漆膜的防锈性能的提高，硫酸钡是一种难于水解的耐水的填料，水解常数较低，比重较大，易于沉降，也不可加入过多。绢云母属于单斜晶体，晶体为鳞片状结构，富弹性，可弯曲，抗磨性和耐磨性好；耐热绝缘，难溶于酸碱溶液，化学性质稳定；易悬浮，不沉降；其加入有利于耐水性、耐化学腐蚀性的提高。一般在漆浆分散完毕，调整粘度，补加助剂阶段在中低速条件下，缓慢加入，与物料搅匀，完全润湿即可。
活化期的影响：对水性双组份环氧漆而言，活化期即施工时限也对漆膜有影响。虽然有好的的活化期的水性环氧漆，稀释后粘度很长时间不会有大的变化，但乳化混合好后，存放过久再施工，将会影响漆膜的附着力。理想的施工时限最好控制在混合好，粘度调整合适后常温0.25~2小时的有效活化期内实施施工为宜。
三、结语
通过对自制水性环氧固化剂BEH1655及水性环氧树脂BER1668，以及助剂等各成分的合理选择优化，制备出物理机械性能优异，良好耐水性以及优良的耐盐雾性的水性环氧防腐漆。尤其在环保性、对环境友好性方面与溶剂型相比有极强的优势，从而具有巨大的市场推广潜力和广泛的应用前景。
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