0前言

近年，随着地铁城轨快速发展，轨道交通工具长期暴露在户外或者地下潮湿环境中运行，车体金属材料容易被腐蚀。防腐蚀..的环氧系涂料应用于金属基材表面可有效防止和减少这类损失。在国家VOC减排政策驱动下，轨道交通车体用水性高性能防腐蚀涂料快速发展，其中转向架采用水性环氧树脂体系，附着力强、抗性好，并且具有耐水、耐高盐雾性能，协助车体获得有效的涂层防护体系，因VOCs控制在120g/L以下，减少排放的同时保证防腐涂层性能优异，作为环境友好型涂料值得市场推广。

目前转向架的涂装有以下几类：环氧底漆+环氧厚浆涂料、环氧底漆+双组分丙烯酸面漆、环氧厚浆涂料，本文主要研究环氧底漆+环氧厚浆涂料，主要针对水性环氧厚浆涂料进行研究。

环氧系树脂与多元胺固化剂反应生成三维网状结构，所以表现出优异的硬度、强度、耐腐蚀、耐热、耐溶剂等，除上述性能外，环氧涂层收缩率低，耐腐蚀效果好于其他树脂，在车体的防腐涂料中应用广泛。

本研究采用商业化的原材料进行水性环氧厚浆涂料配方和工艺设计，结合不同配方的涂膜性能分析，确定水性环氧树脂分散体和固化剂，对比配方中几类防锈颜料对水性底漆防护性能的影响，筛选流变助剂，根据实验结果进行配方优化和工艺配套，产品

性能符合中车长春GF(18)-YQKF-JSTJ-011B《城铁客车车体及转向架用水性双组分环氧厚浆涂料技术条件》。

1实验部分

1.1 主要原料和仪器

水性环氧树脂，WEP01、WEP02、WEP03，进口/市售：水性环氧树脂WEP04、WEP05、WEP06，国产/市售：分散剂、有机硅消泡剂、气相二氧化硅、改性磷酸锌、磷酸锌铝、基材润湿剂、缔合型聚氨酯增稠剂、防闪锈剂，市售；三聚磷酸铝，广西：钛白粉、超细硫酸锁、超细滑石粉，国产；改性胺固化剂，国产/市售；去离子水，自制；防爆泡剂，进口/市售。

检测设备：涂膜划格器，BGD 502/1；涂膜弯曲试验器，QTY-10A；刮板细度计，BGD 241/1；涂膜冲击器，QCJ；台式铅笔硬度计，BGD507；打磨性测定仪，DM-Ⅲ：数显黏度计，DV2THBTJ0；杯突试验仪，760N；电热恒温水浴锅，HWS28；数显拉开法附着力测试仪，BGD500：高低温(交变)湿热试验箱，GDJS-250C;盐水喷雾试验机，HT-8052B；微型三角度光泽仪，BYK。

1.2 水性环氧厚浆涂料的基本配方(见表1)

1.3 水性环氧厚浆涂料的配制工艺

在料缸中加入去离子水，以300~500 r/min搅拌，加入消泡剂、分散剂、成膜助剂，搅拌5～10 min，慢慢加入流变剂、超细硫酸钢、钛白粉、超细滑石粉，以1000~

1 200 r/min搅拌30 min，砂磨至细度20μm以下，加入水性环氧树脂、润湿剂、防爆泡剂，搅拌20~30 min，调色后过滤出料。

1.4 水性环氧厚浆涂料主要检测方法

主要检测方法参考中车长春GF(18)-YQKF-JSTJ-011B《城铁客车车体及转向架用水性双组分环氧厚浆涂料技术条件》。

2 结果与讨论

2.1 水性环氧分散体的确定

水性环氧树脂涂料的主体环氧树脂，共成膜机理同其他水分散树脂相同，随体系中的水分不断挥发，环氧树脂粒子形成紧密的堆积，固化剂粒子与环氧树脂分散相粒子不断凝结，形成紧密的网状结构，.终去 形成坚韧的涂膜，分析研究涂层品质的影响因素，.终达到设计要求。

2.1.1 主体水性环氧分散体的选择

选取市售中分子量E20的环氧分散体进行基础性能测试，这几种环氧分散体是通过内乳化或外加乳化剂等技术手段对固体环氧树脂进行水性化，水性化技术不同对厚浆涂料影响如表2所示。

由表2实验结果可知，实验01^#的弯曲、附着力、光泽均不合格：实验02^#的耐盐雾性不达标；实验04^#的弯曲性能不合格，光泽度稍好：实验05^#的耐丁酮差，耐盐雾性能也不能达标；实验03^#在厚浆中的附着力、耐丁酮、耐盐雾性能都达标，表现.好。因此选择实验半, 03^#所用的水性环氧树脂WEP03作为主体树脂。在对加 比实验中WEP03性能表现较为突出，光泽.好但仍不达要求，在后续实验中进一步优化。

2.1.2 增加环氧值提高厚浆涂料物理性能

为达到水性环氧厚浆涂料的技术指标，配方设计从树脂分子量和官能团数量增加的角度，提高成膜物性和亮度。本研究选取环氧当量385～445 g/mol、固含F- 量73%～75%、市售水性环氧树脂WEP06，对WEP06环 的拼用量进行实验，结果见表3。

从表3实验结果可知，随着WEP06加入量增加，环氧值增加厚浆涂料的光泽成正比升高，实验06^#的光泽低，大面积喷涂时光泽会更低。所以只添加5%（质量分数，后同）的WEP06，涂膜光泽已经是下限，当加入到10%、15%、20%可明显提高光泽，由于成膜变好耐盐雾性也呈现出正比提高。相反的是，随WEP06加量增加，弯曲性变差。因为环氧基团量增加使得交联密度增大，涂膜越来越脆，导致弯曲试验不合格。附着力（划格法）在15%加量后出现拐点，因此确定WEP06 添加量为10%~15%为.佳（见实验07'、08'指标)。

2.2 流变剂对厚浆涂料的影响

在配方中，流变剂建立涂料流变性，水性环氧厚浆涂料因加入较多填料，需加入流变剂改善涂料的稳定性和涂装施工性，提高涂膜质量。实验采用高压无气喷涂，喷涂2遍，干膜厚度为120～180μm，对流变助剂种类进行性能实验，见表4。

固定加入量为0.8%(质量分数)的流变助剂观察不同流变剂对性能的影响。膨润土层状结构，薄层间带有负电荷遇水膨胀增加触变性，水性(钠基)膨润土的加入使厚浆膜对水敏感性提高。亲水气相二氧化硅具有优异的分散性，可控的球形颗粒表面硅醇基和相邻硅醇基团氢键结合，在水相中产生疏松的晶格形成三维网络结构，具有很高的结构黏度(假塑性)。对比可知，二氧化硅对涂膜耐水性影响小，实验13^#表现出抗流挂性和耐水性较好的平衡，喷涂雾化也好于膨润土，因此选择流变剂为亲水型气相二氧化硅B，经进一步实验，达到较理想的效果。

2.3水性环氧厚浆涂料耐盐雾性

      环氧复合层耐盐雾要求1500h以上，实验发现环氧底漆在耐盐雾通过的情况下，水性环氧厚浆层使用的防锈颜料对复合涂层耐盐雾性能影响也相当重要，见表5。

配方中分别加入定量(3.5%，质量分数)的防锈颜料，测试耐盐雾性及其耐水性和附着力。实验可知，实验17°配制的水性环氧厚浆涂料的复合层耐盐雾性.好，同时耐水性、附着力也有较好的表现。很明显，磷钼酸锌铝比磷酸锌增加了活性成分，即钼、铝离子的存在可增加钢铁表面的耐极化性，增加钝化膜的稳定性，对耐腐蚀性有提升，进一步实验.终选定磷钼酸锌铝为本研究的防锈颜料。

2.4防爆泡剂的选择

水性环氧厚浆涂料的施工方式为高压无气喷涂，雾化效果不理想，混合固化剂会产生机械泡，且涂装湿膜厚度为300～400 μm，干燥过程中，水分不容易释放，容易产生“痱子”泡，配方中加入防爆泡剂以改善涂膜表面效果，防爆泡剂含有HLB值较低的表面活性剂，加快湿膜排出气泡，防止表面形成“痱子”，见表6。

统一加入0.8%(质量分数)防爆泡剂，防爆泡剂W03加入后水性环氧厚浆的涂膜表面平整光滑，说明防爆泡剂W03亲水亲油平衡值适合本研究体系，可使气泡快速排出，涂膜表面平整光滑没有“痱子”泡。

2.5固化剂对水性环氧厚浆涂料性能的影响

环氧涂料中水性环氧固化剂的种类对性能有很大的影响9。选取脂肪胺、聚酰胺、改性胺及改性聚酰胺、生物质胺进行对比，脂肪胺干速较快，生物质胺干速.慢，但是价格太高未选择。聚酰胺干燥较慢、耐盐雾性好、附着力高，改性聚酰胺比聚酰胺干燥稍快，改性胺加成物和改性脂肪胺干燥速度中等，改性脂肪胺光泽较高，固化剂与环氧树脂按摩尔当量比为0.8：1.0进行对比，见表7。

添加不同类型的胺固化剂的实验结果为，实验22施工窗口期短、耐高低温循环交变试验(60周期)未通过，弯曲不合格：实验23'耐盐雾和光泽不合格：实验24°施工窗口期不够，拉开法附着力、耐酸性未通过：只有实验25”改性脂肪胺固化速度可控，各项性能均通过，光泽也符合要求，.终选用EH04作为固化剂。

2.6 水性环氧厚浆涂料的.终配方(见表8)

2.7水性环氧厚浆涂料的技术标准

参考中车长春GF(18)-YQKF-JSTJ-011B城铁客车车体及转向架用水性双组分环氧厚浆涂料技术条件，见表9、表10。

3结语

（1）选择水性环氧厚浆涂料的主体树脂，与拼用树脂适宜的配比为10%～15%。

(2)流变剂为亲水型气相二氧化硅B，防锈颜料为磷钼酸锌铝，防爆泡剂为W03，选择改性脂肪胺为固化剂。

(3)调整相应的流变剂使用高压无空气喷涂和压缩空气喷涂，也适用于刷涂、刮涂等方法，可以获得良好的流平性和平整光亮的表面。

(4)复合涂层具有良好的弯曲性和附着力，优异的耐盐雾及耐化性，且耐高低温循环交变试验达60周期以上，VOCs在120g/L以内，综合性能符合中车长春GF(18)-YQKF-JSTJ-011B《城铁客车车体及转向架用水性双组分环氧厚浆涂料技术条件》，且确定了水性环氧厚浆涂料的施工参数及工艺，产品成功应用于中车长春的深10线、深20线、深14线等地铁转向架的涂装。