0引言

在环保法规要求日益严格的情况下，能够降低挥发性有机物VOC排放量的水性漆得以迅速发展，越来越多的工程机械企业开始使用水性漆。工程机械产品工件形状复杂，对产品周转要求高，工件需要快速转场，所以要求涂料表干要快，一些工件的拐角处漆膜容易厚涂，要求漆膜的抗流挂性要好，再者一些小厂家对涂料的性价比要求高。本文研制了一种快干、耐盐雾性能好、干燥快、可厚涂、成本较低的水性环氧底漆，主要从环氧乳液和水性胺类的固化剂选型、颜基比、增稠剂的搭配和用量对漆膜性能的影响进行研究。

1试验部分

1.1主要原料与设备

水性环氧乳液（AQUAER-3012）、水性环氧固化剂（AQUAEPO-3126）:江苏富琪森新材料有限公司；水性环氧乳液（EP304）、水性环氧固化剂（GZ04）；广东花果山环保科技有限公司；水性环氧乳液（EP2384W）、水性环氧固化剂（EH613）；湛新树脂（中国）有限公司；水性环氧乳液（3EE104W）；佛山市高明同德化工有限公司；分散剂（AFCONA-4595）:埃夫科纳聚合物有限公司；表面活性剂（104E）:德国赢创公司；润湿剂（TEGO-Twin4100）；德国TEGO公司；增稠剂（VESMODY U905）:万华化学集团股份有限公司；增稠剂（Coapur XS 83）,法国高泰；附着力促进剂（MP-200）:美国迈图公司；防闪锈剂（335A）；江西龙海化工有限公司；气相二氧化硅（R972）;德国德固萨公司；膨润土（Clayminton LB）；浙江长安仁恒科技公司；成膜溶剂（二乙二醇丁醚），溶剂（丙二醇甲醚）；陶氏化学；沉淀硫酸钡（3000目）；常德红林化工有限公司；三聚磷酸铝（APW-Ⅱ型）；南宁市江南精细化工厂；磷酸锌（409-1）；宜兴华谊一品有限公司；绢云母粉（GA-5）；安徽格锐新材料有限责任公司；颜料；市售；去离子水；实验室自制。

分散机：BGD/1盐雾机：882-S、漆膜冲击仪：302、黏度杯：IS04号，标格达试验仪器用品有限公司；蓝式砂磨机：LRM-T2,东莞市琅凌机械有限公司；ISO刮板细度计：QXP、漆膜干燥时间试验器QGS、弯曲试验仪：2mm/3mm，天津材料试验机厂；铅笔硬度计：QHQ-A,深圳市敏祥仪器设备有限公司；涂层测厚仪；QNIX-4200,尼克斯（中国）有限公司；漆膜划格器；QFH，深圳市莱特仪器设备有限公司；恒温水箱：HH-600,河北中仪伟创试验仪器有限公司；电热干燥箱：HGZF-101-2,上海跃进医疗器械厂；电子分析天平：JJ5000/0.1，常熟市双杰测试仪器厂。

1.2涂料制备

工程机械用水性环氧底漆配方见表1，m_A：m_B=1:（0.15～0.18）。

1.2.1研磨预制底漆浆

将去离子水倒入容器缸中，在分散状态下依次加入分散剂、表面活性剂、气硅、成膜助剂、颜料、填料、防锈颜料。高速分散20～30min，得到制颜料水浆，然后将颜料水浆泵入砂磨机研磨，至细度≤20un出料。

1.2.2涂料配制

将水性环氧乳液，基材润湿剂、附着力促进剂、增稠剂依次加入容器缸中，分散10～15min，再加入成膜助剂搅拌10～15min，.后加去离子水调黏度至120～140s，再用80目滤网进行过滤，用塑料桶包装密封。

将水性环氧固化剂胺配比量加入到调漆缸中，边分散边依次加入丙二醇甲醚、防闪锈剂、水，加料完毕后分散5～10min，用80目滤网进行过滤，用塑料桶包装密封。

1.3漆膜和样板的制备

将涂料和固化剂按配方比例混合，600～1000r/min搅拌5min，加去离子水，控制黏度在20～30s，进行样板喷涂。实验室样板为冷轧钢板，钢板厚度≤0.8mm，用砂纸对样板进行打磨除锈处理。喷涂 完成后将样板放置在（23±2）℃恒温恒湿箱中0.5～1.0h,然后在（60±2）℃条件下烘烤2h，取出在室温环境下放置7d后进行性能测试。

2结果与讨论

2.1水性环氧乳液与固化剂对漆膜性能的影响

一般来说工程机械用底漆要求干燥快，耐盐雾性好，与腻子的配套性能好，不发生咬底，能与中涂或面漆进行“湿碰湿”施工，性价比高。水性环氧底漆对底材的处理和施工现场的温湿度环境都有要求，这些对底漆的附着力、抗流挂等性能都有影响，所以选择好的水性环氧乳液与固化剂的配套，方案说明见表2.现就干燥时间（表干）、附着力、中性盐雾、耐腻子性能、耐水性进行对比，具体性能见表3。

由表3可知，方案1的性能都比较好，满足工程机械水性底漆性能要求；方案2干燥时间较慢，不适合工程机械快干的要求，虽然性价比高，但不适合做工程机械水性底漆；方案3耐水和耐盐雾性能较差，分析原因可能与其乳液的环氧当量低、交联密度高有关，漆膜硬度也.高，且该方案成本.高，不适合做工程机械水性底漆；方案4各项性能都非常优异，但成本较高，适合于对产品质量要求高、不太关注性价比的客户。

2.2固化剂与环氧乳液的不同配比对漆膜性能的影响

以方案1进行不同环氧乳液与固化剂配比的性能对比。环氧乳液与固化剂的主要技术参数见表4。

根据以上参数计算，环氧乳液与固化剂理论（1个活泼氢分子对应1个环氧基团）用量比为5.9:1（根据环氧乳液/固化剂=1060×60%/200×54%可得）。根据理论值做不同比值的产品进行性能对比，结果见表5。

从表5可以看出，当固化剂过量时，漆膜耐水性变差，板面容易起泡，且耐盐雾性能也下降，这是因为固化剂用量高于理论值时，固化后有未反应固化剂残余。当固化剂的用量远低于理论用量时，本可发生交联反应，树脂交联密度下降，吸水率增加，同样影响漆膜的耐盐雾性能。所以当固化剂较理论值用量较少时，水性环氧涂料中的环氧树脂和固化剂能够充分交联固化，剩余的亲水性固化剂也控制在较小比列，吸水率也.低，所以选择水性环氧乳液与固化剂当量比值1:0.8为.佳 。

2.3颜基比对涂膜性能的影响

在底漆配方中，颜填料的添加量对漆膜的性能有着十分重要的影响，而颜基比（P/B）正是这一比例的重要概念。本文就颜填料的用量进行研究，找出.适合的比例，试验结果见表6。

从试验结果可知，在不同P/B值情况下，漆膜的附着力、耐冲击性、柔韧性基本都能满足工程机械底漆检验指标要求，漆膜硬度随着P/B值的增大而变大，主要原因是随着P/B值的提高，环氧乳液量下降，体质颜料用量上升，漆膜的硬度得到提升；漆膜的耐盐雾性随着P/B值的增大而提高，当P/B值过大时反而下降。主要原因是开始颜料粒子少空隙多，漆膜耐腐蚀性能下降，而P/B值较大时，基料不能包裹全部颜料粒子，涂膜致密性下降，导致漆膜耐盐雾性能下降。因此通过试验，本涂料体系的P/B值为1.4～1.6较为理想。

2.4增稠剂对涂料性能的影响

增稠剂的选用，首先要考虑防止涂料在贮存颜填料沉底和分层的问题；而在施工中，需要考虑涂料的触变性，在剪切过程中黏度低，这样有助于涂料的施工和流平，喷涂施工完成后，希望涂层又能恢复较高的黏度，防止漆膜流挂。目前常用的增稠剂有无机和有机增稠两大类。无机增稠剂防沉效果好，对涂料的助溶剂体系不敏感；而有机增稠剂可以有效地增加涂料的黏度，防止颜填料的沉降。本产品选用两种增稠剂复配使用，结果见表7。

从以上结果可知，在加入增稠剂一定的情况下，无增稠剂气硅R972和膨润土LB都有好的防沉效果，但是在喷涂中抗流挂性能较差。有机增稠剂U905和XS83都有好的抗流挂性，但是贮存稳定性较差，长时间贮存会有轻微分层。通过试验可知XS83有更好的抗流挂性，更适合厚涂施工，选用R972与增稠剂XS83按0.5%/0.5%添加不但有好的贮存稳定性，同时也有好的抗流挂性能。

无机增稠剂在涂料中可形成三维网状的立体结构或一种卡屋结构，防止颜料粒子的沉降，给予涂料好的贮存性能。有机增稠剂的防流挂效果好，触变性好，在低剪情况下，黏度能迅速的恢复，特别是缔合型增稠剂。缔合增稠剂中的亲油基团可以吸附乳液颗粒和颜料颗粒，这又增强了结构。这样的缔合作用使得漆膜在喷涂在工件表面后，在重力的低剪切力作用下，漆膜黏度能迅速恢复，防止漆膜的流挂。

2.5涂料性能确认

本研究制备的涂料满足一般工程机械常规的技术性能指标，检测结果见表8。

从表8可以看出，水性底漆膜厚在50～70um，满足工程机械水性底漆的施工和检测要求。

3结语

（1）采用所制备的水性环氧底漆喷涂，漆膜平整光滑，附着力好，耐盐雾性好，施工可厚涂，不流挂，干燥快，与常规腻子配套性好。满足工程机械水性底漆的施工和检测要求；

（2）选用水性环氧乳液（AQUAER-3012）与水性环氧固化剂（AQUAEPO-3126）搭配好的漆固比，同时配方选择适合的颜基比范围，漆膜的外观、干燥性、柔韧性、硬度、耐盐雾性能良好，再选用两类增稠剂复配（R972和XS83），涂料的贮存稳定性和漆膜抗流挂性得到提升。