姚煌，王荣芳，许奕祥，等
（擎天材料科技有限公司，广东东莞 523981）
0、引 言
本论文结合当前国内半挂车车箱、动力结构件等汽车零部件市场涂装作业的应用需求，研制了一种水性双组分底面合一防腐蚀涂料，解决当前水性双组分环氧单涂层耐老化性能差和水性双组分聚氨酯单涂层耐盐雾性差的技术问题，简化目前常规“水性双组分环氧底漆配套水性双组分聚氨酯面漆”的两道涂装工序，实现“1C1B”工艺施工，单道涂层膜厚≥45μm，耐盐雾性能可达到360h，耐氙灯老化性能达到600h，填补了水性涂料体系中真正意义的底面合一防腐蚀功能涂料产品的空白。
1、实验部分
1.1、涂料制备
按照表1配方将全部去离子水和润湿分散剂加入搅拌槽中，将分散机转速调至500-800r/min，搅拌10-15min，然后，依次加入钛白粉、防锈颜料和填料，最后，加入消泡剂，搅拌10-15min后，移至砂磨机研磨至浆料的细度≤15μm，即得水性防锈色浆。
将水性羟丙树脂倒入调漆罐中，将分散机转速调至300-500r/min条件下，依次添加成膜助剂、消泡剂、润湿剂和流平剂，然后加入水性防锈色浆，搅拌10-15min，最后，用增稠剂和去离子水调节好黏度，用200-300目滤网过滤，即得水性双组份聚氨酯底面合一防腐蚀涂料甲组份。
在100-300r/min的搅拌速度下，按配方量加入助溶剂和脱水剂混合均匀，然后，加入异氰酸酯固化剂，搅拌均匀即为水性双组份聚氨酯底面合一防腐蚀涂料乙组分。
表1 水性双组分底面合一防腐蚀涂料参考配方
1.2、性能指标
水性双组分底面合一防腐蚀涂料性能指标如表2所示。
表2 水性双组分底面合一防腐蚀涂料性能指标
2、结果与讨论
2.1、水性羟丙树脂对漆膜性能的影响
水性羟丙树脂是水性双组分底面合一防腐蚀涂料的主要成膜物。本实验通过比较5款羟丙树脂的干燥速度、24h硬度和耐水性和耐酸碱性能来选择合适的羟丙树脂，结果如表3所示。
表3 水性羟丙树脂对涂料的性能影响
5款水性羟丙树脂的羟基含量相同，理论上在相同条件下制得漆膜的交联密度相近。但是在实际测试中，漆膜性能存在明显差异。Antkote-2032在光泽，精加工面附着力，耐水性和耐碱性方面表现较差，AQUAPAC-8533、KT-F 63和BLJ-A4233三款树脂的漆膜光泽接近，24 h的耐水性和硬度测试方面，AQUAPAC-8533的硬度较差，BLJ-A4233的耐水性不如其他两款树脂，KT-F63在精加工面的附着力树脂表现最佳，其他性能也满足要求。因此，选择KT-F63作为水性双组分聚氨酯底面合一涂料的主体树脂。
2.2、固化剂对涂料性能的影响
本实验考察了4款异氰酸酯固化剂在相同测试条件下对漆膜性能的影响，结果如表4所示。
表4 异氰酸酯固化剂对漆膜性能的影响
由表4结果可知，本实验选取的4个固化剂制备的漆膜在烘干条件下测试耐机油性性能、耐汽油性和耐机油性能均能通过，其他性能存在明显差异。
DNW-5500的水分散性最好，但因其核壳结构特性导致交联固化反应速率最慢，24 h自干耐水性和硬度较差，XP2655为亲水性脂肪族聚异氰酸酯，反应速率较快，容易生成大量能与水形成氢键的脲键基团，整个涂料体系黏度明显升高，同时，施工时会因开稀比例大导致膜厚偏薄且漆膜流平不佳，同时，形成的氢键会产生缔合锁水作用致使漆膜后期干燥速度降低，防护性能较差。
2.3、防锈颜料的筛选对涂料性能的影响
本实验探讨不同种类防锈颜料对涂膜外观和耐盐雾性能的影响，并进行储存稳定性测试，结果如表5所示。
表5 防锈颜料对涂料性能的影响
由表5结果可知，SH-A218具有较好的防锈效果，但在储存过程中会在水性双组分底面合一防腐蚀涂料中释放氢离子使体系的pH值不断下降，从而导致涂料中的树脂反相水解和色浆返粗颜料析出，使得储存后的漆膜光泽和耐腐蚀性能下降明显。通过研究发现，SP的添加配方总量的4%时，产品漆膜的光泽度，防腐蚀性能和活化期达到最佳。
2.4、颜基比对涂料性能的影响
颜基比（P/B）是指涂料中颜料与成膜物固含量的比值，本实验考察水性双组分底面合一防腐蚀涂料P/B变量对涂膜外观和性能的影响，结果如表6所示。
表6 P/B对涂料的漆膜外观和性能的影响
由表6结果可知，水性双组分底面合一防腐蚀涂料的颜基比（P/B）变化对漆膜的光泽和耐候性影响较大，当P/B≤1.2时，漆膜光泽＞82%，耐候性＞1000 h。随着P/B的提升，漆膜光泽和耐候性开始出现下降，当P/B=2.0，漆膜光泽降低至59%，耐候性降低至600 h。当P/B≥2.4时，漆膜的成膜物已经包裹不了色浆颜料，漆膜光泽和耐候性出现明显下降，同时，耐盐雾性能和耐水性能也出现下降。因此，水性双组分底面合一防腐蚀涂料可以根据实际施工需要来调节体系的颜基比（P/B），但是为了保证漆膜耐候性能，必须控制体系的颜基比≤2.0。
2.5、膜厚对涂料性能的影响
本实验考察不同膜厚对水性双组分聚氨酯底面合一防腐蚀涂层的表干速度，外观和涂层性能的影响，结果如表7所示。
表7 膜厚对涂料涂层外观和性能的影响
由表7可知，水性双组分底面合一防腐蚀涂料的漆膜厚度为20 μm时，表干速度最快，但是，过薄的膜厚导致光泽偏低，同时，耐水和耐盐雾等防护性能也较差，随着干膜厚度的提高，光泽和防护性能逐步提升。当膜厚为40μm时，漆膜除了初期耐水测试168h出现零星起泡外，耐水、耐湿热和耐盐雾等性能基本达到技术要求。当膜厚为50μm时，所有性能均能够满足产品的技术要求。但是，当膜厚达到60μm时，漆膜表干速度超过55 min，且表干10min直接80℃×30min制板时，漆膜开始出现起痱子的不良现象。因此，综合考虑，水性双组分底面合一防腐蚀涂料的最佳涂装膜厚为(50±5)μm。
3、结 语
本研究制备了一种能兼顾耐腐蚀与耐老化两种性能的水性双组分底面合一防腐蚀涂料，通过对水性羟丙树脂，异氰酸酯固化剂，防锈颜料，涂料体系的颜基比（P/B）和膜厚等进行研究。结果表明，水性双组分底面合一防腐蚀涂料甲组分选用羟基含量为3.3%的水性羟丙树脂KT-F63；防锈颜料选用对金属底漆具有较好的封闭性与钝化作用的钙、锶改性磷酸盐SP，添加配方总量的4%，同时涂料体系的颜基比（P/B）设计控制不高于2.0；搭配选用有机硅改性HDI固化剂Aquolin®280的乙组分，制备的涂料储存稳定性好，涂层的光泽高、初期硬度与耐水性优异，能够实现“1C1B”工艺施工，单道涂层膜厚≥45 μm，漆膜的耐盐雾性能可达到360 h，氙灯耐老化性能达到600 h。满足当前国内半挂车车箱、动力结构件等汽车零部件的涂装技术要求。
文章发表于《涂层与防护》2024年第01期
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