水性環氧防腐涂料性能特點和施工環境要求

一、前言

    傳統溶劑型涂料會排放大量有機溶劑。據報道,世界涂料年產量約3000萬噸，假定它們的VOC含量為30%，則每年的VOC排放量達900萬噸。VOC對人類和環境具有多重危害性。長期吸入VOC會導致疲勞、喪失記憶和協調功能以及神經系統疾病；VOC在太陽紫外線的輻射下會產生光化學煙霧或形成酸雨；VOC中有許多是致癌物或對中樞神經有麻醉作用；某些VOC具有光化學臭氧產生潛能或具有高臭氧排空潛能。

    近年來，針對VOC對環境的破壞和污染，已使各國密切重視到VOC的危害性并紛紛制定各種法規來限制VOC排放。美國洛杉機早在1966年就頒布了的“66法規”，這是涂料工業中控制溶劑組成的*部法規。美國1990年通過的大氣凈化法（Clean Air Act）以及1998年發布的AIM（Architectural and Industrial Maintenance Coatings Rules）條例將工業涂料的VOC排放限制從1990年的420g/L降至1993年的340g/L，2000年繼續降至250g/L。我國雖是一個發展中國家，類似的法規尚未出臺，但隨著人們環保意識的加強及國家環保力度的加大，限制涂料VOC排放的法規必將出臺，因此，水性環氧防腐涂料作為低VOC排放的綠色環保涂料的一種，非常具有研制開發的必要，亦具有非常廣泛的應用前景。

    OUP多年來一直致力于綠色環保型工業涂料的研制和開發，在這方面投入大量資金和技術人員，通過采用無毒防銹顏料，研制高固體份、無溶劑和水性工業涂料等，不斷降低VOC及重金屬含量，為改善我們的生活環境，促進社會的可持續發展而努力，并獲得了顯著進展。

二． 水性環氧防腐涂料主要類別和品種

    近年來，我國各涂料研究機構及生產廠家已研制出一些水性環氧防腐涂料，部分產品已得到了實際應用，主要有以下一些類別和品種：

    1、 按乳化機理和制漆原料分類

    根據所采用的環氧樹脂和固化劑成份的不同，乳化機理也不一樣，能夠商品化的水性環氧防腐涂料主要有以下兩種：

    ①、Ⅰ型，自乳化型：zui大的特點是使用的低分子量環氧樹脂和固化劑都不呈乳液狀態。

    該類水性環氧防腐涂料由低分子量液體環氧樹脂 （環氧當量為190左右）和水溶性環氧固化劑組成，使用時，該固化劑必需既是交聯劑又是乳化劑，這類固化劑以多胺為基礎，在其分子中引入表面活性的鏈段，使其成為兩性分子，從而具有很強的乳化作用。該體系中一般不必加入助成膜溶劑，其VOC為零。

    Ⅰ型水性環氧防腐涂料典型配方組成：

    該型產品特點（主要和Ⅱ型相比）：

    *雙組份混合攪拌時充分乳化，對混合攪拌剪切速率有一定要求；

    *固體份較高，零VOC排放；

    *因*靠反應干燥，表干較慢，尤其是低溫（15℃以下）時；

    *混合后使用期很短，一般約15-30分鐘（25℃）,在加入較大量冰醋酸的情況下也zui長不易超過2小時（25℃）,而加入冰醋酸會導致漆膜機械性能降低。超過使用期后使用易出現漆膜針孔和無光（面漆）等現象。

    ②、Ⅱ型，乳化型：zui大特點是使用環氧樹脂乳液和水性固化劑（乳液或溶液）

    該型水性環氧防腐涂料由分子量較高的水性環氧樹脂制成的乳液和水溶性胺固化劑或固化劑乳液組成，水性環氧固化劑（乳液或透明溶液）與環氧樹脂乳液具有較好的相容性，它不要求具有乳化作用。該型大都含有少量有機溶劑作為成膜助劑（一般不超過10%）。由于水性環氧涂料的涂膜是由環氧樹脂和固化劑交聯反應而生成的網狀結構，所以涂膜具較好防腐蝕性、耐化學品性及機械性能。

    Ⅱ型水性環氧防腐涂料典型配方組成：

    該型產品特點（主要和Ⅰ型相比）：

    *攪拌均勻后即可使用；

    *固體份不是很高，有一定VOC排放；

    *采用高分子量環氧乳液，表干較快，水揮發即可表干；

    *混合后使用期較長，一般能達到2小時（25℃）以上，zui高能達到6小時,能滿足施工操作要求。

    目前市面上的水性環氧防腐涂料以Ⅱ型產品為主，但不排除有的廠家有Ⅰ型產品推廣應用。

    2、 按所用防銹顏料分類

    按所用防銹顏料及涂料功能的不同，可分為以下品種：

 

三、水性環氧防腐涂料的性能

    水性環氧防腐涂料在國內應用的歷史并不長，如果采用進口環氧乳液和固化劑，成本很高，與溶劑型環氧防腐涂料產品相比，價格上差距較大。現在國內水性環氧乳液和固化劑產品日趨成熟，產品成本有所下降了，令人頭痛的乳液的貯存穩定性難題被一些乳液生產廠家逐步解決，這給水性環氧防腐涂料的推廣應用帶來福音。

    就我們在研發過程中的一些試驗數據來看，在良好涂裝環境條件下制好的板，涂層性能還是很接近溶劑型環氧漆的。當然，這種制板是在理想涂裝環境下進行。

    以下是我們測試的水性環氧防腐涂料的產品性能指標：

表一：ZIEP216水性環氧富鋅底漆性能

表二、EPSP406水性環氧云鐵防銹漆性能

表三、EPSP407水性環氧防腐底漆（鐵紅）

表四、EPSP410水性環氧磷酸鋅底漆

表五、EPSP408水性環氧防腐面漆

 

    所以，我個人覺得：

    1、水性環氧涂料應該是有潛力的品種，能特別是環保和施工安全方面具有*優勢。

    2、在良好涂裝和固化環境條件下，水性防腐涂料的防腐性能夠按近或達到溶劑型產品。

    四、水性環氧防腐涂料的施工環境要求

    1、由于水性環氧防腐涂料中環氧基和胺固化劑上的活潑氫反應受溫度限制（同溶劑型產品），而該反應在10℃下很緩慢，一般5℃下基本不反應（有些酚醛胺類在0-5℃時也能緩慢反應，即所謂低溫型環氧漆），這決定了底材溫度不能低于5℃（酚醛胺類水性環氧固化劑尚未可見），在10℃以上。

    2、由于乳液及涂料中含水，低溫會造成破乳和結凍，導致涂料或涂膜失效，這也要求了乳液、漆液和濕膜所處溫度不宜低于5℃。

    3、和溶劑型產品不同的是：由于水的蒸發熱（蒸發所需能量）比一般溶劑都高，而且空氣中含有水份，造成以下因素對漆膜中水份的揮發比溶劑揮發影響更大：

    A、 底材溫度和涂裝環境露點的差距：

    底材溫度比露點越高，水份蒸發越快，據一些乳液生產廠家和一些從事該方面研究的技術人員介紹，如果底材溫度高于露點5℃以上是*，根據露點表，除了噴涂室涂裝和烘烤固化，一般戶外自然環境條件有時也是能夠達到的。

    但并不是說非要底材溫度高于露點5℃以上時才能使用水性環氧防腐涂料，只是對成膜質量會有一些影響（當水性漆中水逸出慢，而漆膜反應固化程度加深，而后水份逸出會留下孔隙，對防腐底漆來說外觀變化不明顯，但對面漆來說對外觀會有明顯影響，主要表現在光澤會下降，所以，面漆對環境的要求比底漆高）。

    由于很多情況在涂裝時并未采用露點管理方式，所以涂料生產廠家給出推薦溫度和濕度范圍，如果推薦的是在5℃以上，相對濕度80%以下，應是指考慮反應固化所需zui低溫度條件及底材溫度高于露點3℃以上時的要求（見下表中藍色部分）。

 

    如果要達到底材溫度高于露點5℃以上，則為下表藍色部分。

B、底材溫度

    低溫時，對于溶劑型產品可通過選用揮發快的溶劑來解決溶劑揮發速度問題，但對水性環氧防腐涂料來說，并沒有有效的解決水揮發速度下降的問題。

C、空氣濕度

    高濕度空氣中水份含量高，對水性漆膜中水份逸出漆膜到空氣中的速度比溶劑從溶劑漆中逸出的速度影響更大。

D、空氣流動狀況

    空氣流動越快，水蒸發越快，這對溶劑型和水性產品是相同的。

   因而，水性環氧防腐涂料應該比溶劑型產品要求更高的涂裝環境條件，主要表現如下：

    水性環氧防腐涂裝的涂裝環境條件要求如下：

    *zui低要求（涂裝直至初步固化過程中，即涂裝時至養護期內）：

    底材溫度5℃以上，空氣相對濕度80%以下，底材表面溫度高于露點3℃以上。

 

    **環境條件（涂裝直至初步固化過程中，即涂裝時至養護期內）：

    底材溫度10℃以上，空氣相對濕度70%以下，底材表面溫度高于露點5℃以上。

五、水性環氧防腐涂料適用范圍

    水性環氧防腐涂料因其環保無污染，不燃不爆，施工安全，防腐性佳，特別適合于應用于以下一些特殊場合使用：

     -核電站核島內防腐（混凝土及鋼結構）；

    -密封的涂裝環境里面施工；