李念伟
海洋化工研究院有限公司
摘要:随着我国经济快速发展，各类船舶需求量不断提升，为了保证船舶生产品质，则需要在技术上不断创新，全面满足生产需求。水性涂料在船舶涂装领域具有广泛的应用，能够全面提升船舶寿命。水性环氧树脂主剂和固化剂筛选是生产的关键，只有全面优选才能保证防锈颜料和助剂性能的稳定，提高涂料的良好效果。
关键词：水性涂料 船舶涂装 配方设计 环境保护
前言
环境保护已经深入人心，并在全世界范围内深入开展，我国也突破了传统领域，在生产意识上有了全面的发展，新理念推动新技术，各行各业，已经形成了环境友好型发展，涂料是应用最为广泛的产品，也已经在环保建设上取得了成就，其发展速度越来越快，全面进入发展的快行道，在创新领域中，高固体、无溶剂和水性化已经成为当前主流方向，在生产领域已经形成了推广与应用，并在下一步研发中，得到深入拓展。船舶涂料水性化主要就是在造船业生产领域中的新技术开发，全面满足了环保要求，产品技术附加值不断扩大，通过环保类型涂料的生产，能够有效保护施工人员健康。随着船舶业的发展，水性涂料也已经形成了大规模的推广，特别是在船舶涂装领域中，更是得到了国际同业认可。任何先进的生产技术都存在一定的缺陷，水性涂料也受自身的影响存在蒸发潜热高、干燥条件苛刻、配方设计复杂等问题，只有全面研发好环氧水性涂料，做好配方改进与设计，才能推动船舶业进步。
1 水性环氧涂料成膜机理
双组分水性环氧涂料有其自身特殊性，成膜机理和一般的聚合物乳液涂料是不同的，更和溶剂型环氧树脂有着巨大的差别。从整体看，成膜过程有物理过程和化学过程两个形态，这就要根据分散相粒径、分散相环氧颗粒黏度和玻璃化 温度等有直接关系，同时，还受到固化剂和环氧树脂相容性的影响，只有全面解决了上述不相容问题，才能保证涂料性能不变，提高产品质量。环氧树脂结构具有脂肪族羟基、醚键和活泼性环氧基团等成分，羟基和醚键具有极性，分子可 与相邻界面之间的游离键反应，形成非常牢固的化学键，这 样涂膜就具备了较为良好的物理机械性能，增强了表面附着力，增强了硬度，在金属表面，其整体附着力更加强大，能够满足船舶建设需要 ；因为结构中具有苯环和醚键，就显得格外稠密，涂膜整体耐化学和耐油性也表现良好，对环境要求不高，在碱性环境中表现更加优良，防锈功能非常好，我们在进行生产时，一定要认真选取原材料，使高性能防锈颜料得到应用，这样就可以制备效果更加良好的双组分水性环氧金属防腐蚀涂料，进一步提升了防锈效果，船舶在海洋中使用，往往受到海水的影响较大，其腐蚀性更强，要想全面解决好船舶在海洋中的防腐问题，则需要在涂料产品生产上提高效果，生产的原材料一定要合理科学的选取乳液、固化剂、干燥促进剂和消泡剂等，通过各种成分的合理配方，不断进行试验试制，制造出性能更加稳定的涂料，满足船舶航运需求。
2 试验部分
2.1 试验原料
为了提高研发效果，获取可参照的有用数据，我们需要选取不同性能的原料进行系统试制，做好试验记录，试验中选取的材料包括水性环氧树脂、消泡剂、干燥促进剂、流平剂及其他相关的试样助剂，确保试验配方比例选定，保证试 验效果。
2.2 试验设备
为了保证试验率，则要合理选取有用的设备进行试验，一般情况下需要使用高速分散机、气相色谱、液 50-200μm（QTC）、天平、梅特勒、相色谱、456易高膜厚表、湿膜涂布器、光泽度仪和三角度智能光泽度仪等，只有良好的设备，才能精准提取数据，获得想要的精确结论。
2.3 试验配
在试验前，需要合理进行配方设计，要进行多轮筛选确定最佳产品配方。
2.4 制备过程
整个试验需要严格步骤，对各流程做好控制，整体制备过程如下 ：一定量的蒸馏水倒入容器，把高速分散机的转速进行调整，至300 r/min，不断进行搅拌后连续加入。根据配方比例，适量倒入润湿剂、分散剂、防锈颜料和填料等，严格比例配方，确保按照顺序倒入，高剪切力砂磨分散30min，保证细度要求，加入水性环氧树脂内，对所有配料进行混合后，再一次倒入消泡剂、流平剂、pH值调节剂和增稠流变剂等，再开启设备对上述原料进行低速搅拌混合后，整个水性金属防腐蚀涂料制备完毕，根据配方情况对上述试验进行分 析，得出结论结果。
3 配方设计思路与讨论
3.1 配方设计思路
整个配方思路明晰，配置合理，在进行配方设计过程中，要对水性环氧涂料进行性能属性分解，以此满足船舶使用要求，达到防腐目的，涂料性能需要保持稳定，具备施工要求，保证施工品质。为了保证配方精准，材料性能稳定，则需要对环氧树脂和水性环氧固化剂进行严格控制，严格模拟船舶运行环境，严格助剂理化性能，使各方面条件得到完善。
双组分水性环氧涂料非均相性，水相中固化剂向环氧树脂乳胶 粒中的扩散对固化成膜作用在制备中非常关键，配方是国际标准，在制备过程中，环氧树脂乳胶粒大小满足生产规范，实现了固化剂扩散速率、反应进程等要求，在生产中均得到了全面的改进与提升。防锈颜料是重点，充分考虑三聚磷酸根离子能与底材的金属离子有更强的粘合力，船舶表面钝化膜硬度强，所以在使用中，选择了这种性能稳定的防锈颜料，通过试验结果，我们得出结论，原料性能良好，选择标准，最终配方是能够实现生产要求的。
3.2 水性环氧树脂固化
配方固化进程和特性非常关键，需要在试验过程中，全面进行了解与掌握，要借助红外色谱分析的方法，对涂料固化表征进行系统研究，进一步验证产品反应程度。对涂有试样膜片在恒温、恒湿环境中扫描，提取水性环氧树脂固化表征。水性涂料稀释剂为水，水张力 72.6 MN/m，比其他类型有机溶剂大很多，很难浸润底材并出现缩孔现象，而在我们的配方中使用了水性环氧树脂和气化助剂，全面解决了分散差的问题，简化了施工条件与环境，良好的颜料、润湿剂、 分散剂、消泡剂，提升了面漆美观效果，有效解决了水性涂料产生闪锈的现象。
4 水性环氧涂料应用
船舶舱室施工受到各方面的影响较多，特别是居住舱室、机舱等部位整体空间不大，施工过程通风不够，有一些需要同时进行的作业项目，无法形成统一标准，管理不当，很容易出现中毒事故。水性涂料干燥条件比溶剂型涂料要更严格，对温度、湿度有严格的标准。水蒸发潜热比溶剂高，水蒸发潜热 2457.22 kJ/kg，5℃以下需要停止施工。美国湛新公司EP 384W/53WAMP为水性环氧涂料，这类涂料初期干燥性较好，特别是与金属、混凝土基材附着力更强，全面提高了船坞、船台施工效果，在实际施工中，对环境的要求并不高，产品性能更加稳定，可以在 5℃以上露天环境中施工，全面扩大了湿度耐受力。
结语
船舶涂料性能好坏，直接影响到船舶业发展，以往涂料存在一定的毒性，对人体造成伤害，随着涂料由低毒到环境友好型的转变，涂料已经有了质的飞跃，只有不断加大涂料研究力度，才能研发出有更高经济附加值的产品，推动产品逐渐向更环保、更健康的方向健康发展。
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