由于嚴(yán)格的環(huán)保和健康法規(guī)要求，水性涂料正逐漸取代溶劑型涂料。已經(jīng)取得的顯著的進(jìn)展有：在使用合適的雙組分(2K）配方時(shí)，新型水性環(huán)氧樹脂和胺固化劑技術(shù)能提供優(yōu)異的耐腐蝕性能。

在使用能提供額外耐腐蝕性能的環(huán)氧富鋅底漆的特殊例子中，面臨的挑戰(zhàn)是要將非常高質(zhì)量含量的鋅粉（通常80％-85％）加入到環(huán)氧/固化劑漆基體系中，伴隨出現(xiàn)的問(wèn)題是鋅與能提供質(zhì)子的組份例如水、酸性溶劑和分散助劑間的反應(yīng)活性提高。

我們已經(jīng)研制開發(fā)并測(cè)試了幾種雙組分（2K）水性環(huán)氧樹脂/胺體系，這些體系是設(shè)計(jì)用于提高顏料的加入量和防止鋅粉與能提供質(zhì)子的介質(zhì)反應(yīng)生成危險(xiǎn)的氫質(zhì)子。將這些新的體系與經(jīng)典的溶劑型和水性環(huán)氧體系進(jìn)行測(cè)試。優(yōu)選的體系提供了一種貯存穩(wěn)定的，具有較長(zhǎng)適用期的雙組分富鋅涂料。在相比溶劑型體系具有低很多的揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOC)含量（?200克/升）時(shí)，產(chǎn)生的柔性涂層能對(duì)鋼提供優(yōu)良的腐蝕保護(hù)。本文簡(jiǎn)要介紹了這種新穎的雙組分水性環(huán)氧漆基體系，配方中允許含有高含量的鋅。

水性環(huán)氧技術(shù)概述

早期的水性技術(shù)中，環(huán)氧樹脂被簡(jiǎn)單的分散和穩(wěn)定在水中（圖1）?，F(xiàn)代的水性環(huán)氧技術(shù)，分散劑和穩(wěn)定劑通過(guò)化學(xué)反應(yīng)鏈接到環(huán)氧聚合物的主鏈上，而不是與樹脂簡(jiǎn)單的混合。在這兩個(gè)例子中，胺固化劑通常是一種水可稀釋的聚合物。

NewGen?環(huán)氧 - 胺水性技術(shù)（圖2）被設(shè)計(jì)用來(lái)取代溶劑型環(huán)氧 - 聚酰胺涂料技術(shù)。環(huán)氧樹脂（EPI-REZ?樹脂6520WH-53）是自乳化的，不含游離表面活性劑，能與獨(dú)特的、零VOC的胺固化劑的分散體（EPIKURE?固化劑6870-W-53）交聯(lián)。這種NewGen體系允許配方快速干燥、具有高耐腐蝕性和VOC含量<100g / L及常溫固化的底漆、能直接在金屬上使用的防護(hù)涂料。

性能

該體系賦予的耐腐蝕性顯示在圖3中。在噴砂鋼板上噴涂涂料，在室溫下固化1周，然后暴露在鹽霧中，連續(xù)冷凝1,000小時(shí)。經(jīng)過(guò)300小時(shí)鹽霧和連續(xù)冷凝試驗(yàn)后，NewGen配方在冷軋鋼板上顯示有優(yōu)異的耐腐蝕性能及好的附著性能。

但是如果我們想要有更好的耐腐蝕性能同時(shí)仍符合新的法規(guī)要求時(shí)該怎么做？在溶劑型底漆中添加鋅可提高其耐腐蝕性能。可能使一個(gè)低VOC、水性雙組分、耐腐蝕的環(huán)氧底漆體系性能優(yōu)于市售溶劑型環(huán)氧富鋅底漆嗎？

面臨的挑戰(zhàn)是什么？

在水性配方中，鋅與水反應(yīng)，生成氫氧化鋅并釋放出氫氣（式1）。

Zn + 2H2O → Zn(OH)2 +H2 ↑                        [1]

正因?yàn)槿绱?，在制備水性富鋅底漆時(shí)面臨的主要問(wèn)題是防止鋅在存儲(chǔ)和施工過(guò)程中與水反應(yīng)。必須避免將未處理的鋅粉直接加入水性組分中，防止產(chǎn)生與生成氫有關(guān)的危險(xiǎn)。

研究的方法

水性三組分體系是可行的，僅在涂料施工前，將鋅作為第三組分添加到水性底漆中。這種方法是復(fù)雜的，需要將多個(gè)組分進(jìn)行正確的混合，在加入鋅粉時(shí)可能會(huì)因吸入而產(chǎn)生潛在的健康和方面的問(wèn)題。通常限于使用雙組分涂料，其施工活性期為1小時(shí)。

為了更方便地施工水性環(huán)氧富鋅涂料，必須防止鋅與水接觸，從而不使鋅失效。鋅金屬必須仍作為犧牲的氧化劑來(lái)保護(hù)被涂覆的含鐵基材。

解決這個(gè)問(wèn)題的一種方法是采用邁圖的高性能材料3,4。富鋅漿是將鋅粉分散在硅烷的水解產(chǎn)物中制備的，它能保護(hù)鋅并防止其與水反應(yīng)。然后將環(huán)氧樹脂分散體加入到該漿料中。另一種方法是將鋅粉法分散在硅烷的水解產(chǎn)物和環(huán)氧樹脂分散體的預(yù)混合液中。

通過(guò)在40℃下測(cè)量釋放的氫氣來(lái)測(cè)試這些鋅漿的穩(wěn)定性。三組分配方幾個(gè)小時(shí)后失效。雙組分硅烷水解物在室溫下明顯更穩(wěn)定，可長(zhǎng)達(dá)6個(gè)月。但是，當(dāng)儲(chǔ)存在40℃時(shí)，它們顯示出有一些氫氣的釋放。因此還需進(jìn)行更多的工作來(lái)研制開發(fā)即使在較高溫度下也穩(wěn)定的富鋅底漆。

如果將鋅加入到胺固化劑中而不是環(huán)氧樹脂組分中會(huì)發(fā)生什么情況？“混合”水性環(huán)氧體系已被研制出來(lái)，其中鋅分散在高固體含量的非水性的胺固化劑中。然后將這種富鋅固化劑與水性環(huán)氧樹脂分散體組合形成雙組分涂料。不幸的是，當(dāng)將這兩個(gè)組份混合時(shí)，開始會(huì)相當(dāng)強(qiáng)烈地釋放氫氣，且施工期也不是很長(zhǎng)。顯然，需要研制新的改性固化劑。