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由于嚴(yán)格的環(huán)境和健康法規(guī)，水性涂料正逐漸取代溶劑型涂料。取得了重大進(jìn)展：當(dāng)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)可以提供**的耐腐蝕性。
在使用提供額外耐腐蝕性的環(huán)氧富鋅底漆的特殊情況下，挑戰(zhàn)是在環(huán)氧/固化劑基料中添加非常**的鋅粉（通常為 80%-85%） 系統(tǒng)中，隨之而來的問題是鋅與給質(zhì)子組分如水、酸性溶劑和分散助劑之間的反應(yīng)活性增加。
我們已經(jīng)開發(fā)并測試了幾種雙組分 (2K) 水性環(huán)氧樹脂/胺體系。這些系統(tǒng)旨在增加顏料的添加量并防止鋅粉與提供質(zhì)子的介質(zhì)反應(yīng)產(chǎn)生危險(xiǎn)的氫質(zhì)子。 .使用經(jīng)典的溶劑型和水基環(huán)氧系統(tǒng)測試這些新系統(tǒng)。**的系統(tǒng)提供具有更長適用期的儲存穩(wěn)定的雙組分富鋅涂層。與揮發(fā)性有機(jī)化合物 (VOC) 含量 (~200 g/l) 低得多的溶劑型體系相比，由此產(chǎn)生的柔性涂層可為鋼提供**的防腐蝕保護(hù)。本文簡要介紹了這種新型雙組分水性環(huán)氧漆基體系，該體系允許配方中含有高含量的鋅。
水性環(huán)氧技術(shù)概述
在早期的水性技術(shù)中，環(huán)氧樹脂只是簡單地分散并穩(wěn)定在水中（圖 1）。借助現(xiàn)代水性環(huán)氧技術(shù)，分散劑和穩(wěn)定劑通過化學(xué)反應(yīng)與環(huán)氧聚合物的主鏈相連，而不是簡單地與樹脂混合。在這兩個例子中，胺類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）旨在取代溶劑型環(huán)氧-聚酰胺涂層技術(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，可以用獨(dú)特的零 VOC 胺固化劑（EPIKURE™ 固化劑 6870-W-53）分散鏈接。這種 NewGen 系統(tǒng)使配方能夠快速干燥，具有高耐腐蝕性和 VOC 含量 <100g/L 和可在室溫下固化的底漆，以及可直接用于金屬的保護(hù)涂層。
表現(xiàn)
該系統(tǒng)賦予的耐腐蝕性如圖3所示。將油漆噴涂在噴砂鋼板上，在室溫下固化1周，然后暴露在鹽霧中連續(xù)冷凝1000小時(shí)。經(jīng)過 300 小時(shí)的鹽霧和連續(xù)冷凝試驗(yàn)，NewGen 配方在冷軋鋼板上表現(xiàn)出**的耐腐蝕性和良好的附著力。
但是，如果我們想要在遵守新法規(guī)的同時(shí)獲得更好的耐腐蝕性怎么辦？在溶劑型底漆中加入鋅可以提高其耐腐蝕性。是否有可能制造出比市售的溶劑型環(huán)氧富鋅底漆更好的低 VOC、水性雙組分、耐腐蝕環(huán)氧底漆系統(tǒng)？
有哪些挑戰(zhàn)？
在水性配方中，鋅與水反應(yīng)生成氫氧化鋅并釋放氫氣（方程式 1）。
Zn + 2H2O → Zn(OH)2 +H2 ↑ [1]
因此，制備水性富鋅底漆時(shí)面臨的主要問題是防止鋅在儲存和應(yīng)用過程中與水發(fā)生反應(yīng)。必須避免將未經(jīng)處理的鋅粉直接添加到水性組分中，以防止與產(chǎn)生氫氣相關(guān)的危險(xiǎn)。
研究方法
水基三組分體系是可行的。鋅作為第三種成分僅在涂裝涂料之前添加到水性底漆中。這種方法很復(fù)雜，需要**混合多種成分。添加鋅粉時(shí)，可能會因吸入而導(dǎo)致潛在的健康和安全問題。通常**于使用雙組分涂料，施工**時(shí)間為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，以免使鋅失效。鋅金屬仍必須充當(dāng)犧牲氧化劑以保護(hù)涂覆的含鐵基材。
解決此問題的一種方法是使用 Momentive 的高性能材料3,4。富鋅漿液是將鋅粉分散在硅烷水解液中制成的，具有保護(hù)鋅和防止其與水反應(yīng)的作用。然后將環(huán)氧樹脂分散體加入到漿料中。另一種方法是將鋅粉分散在硅烷水解物和環(huán)氧樹脂分散體的預(yù)混合溶液中。
通過測量 40°C 下釋放的氫氣來測試這些鋅漿的穩(wěn)定性。三組分配方會在幾個小時(shí)后失效。雙組分硅烷水解物在室溫下明顯更穩(wěn)定，長可達(dá) 6 個月。然而，當(dāng)儲存在 40°C 時(shí)，它們會釋放出一些氫氣。因此，需要更多的工作來開發(fā)即使在更高溫度下也能穩(wěn)定的富鋅底漆。
如果將鋅添加到胺固化劑而不是環(huán)氧樹脂組分中會發(fā)生什么？已經(jīng)開發(fā)出“混合”水性環(huán)氧體系，其中鋅分散在高固體非水胺固化劑中。然后將該富鋅固化劑與水性環(huán)氧樹脂分散體結(jié)合形成雙組分涂層。不幸的是，當(dāng)這兩種成分混合時(shí)，初會釋放出相當(dāng)強(qiáng)烈的氫氣，而且建設(shè)周期不是很長。顯然，需要開發(fā)一種新的改性固化劑。
方法
一種新型非水性胺-EPIKURE 固化劑 8538-Y-68 已設(shè)計(jì)用于水性富鋅底漆。這種胺類固化劑的工作原理是反應(yīng)性疏水聚合物能在鋅表面迅速達(dá)到飽和狀態(tài)，形成膠囊狀，防止鋅與水接觸。即使在底漆中加入80%質(zhì)量的鋅，其性能也非常好。一旦胺組分與環(huán)氧樹脂反應(yīng)，鋅表面再次成為犧牲電解表面，形成氧化物，起到屏蔽劑的作用，防止含鐵基材腐蝕。使用高填充鋅漿EPIKURE固化劑8538-Y-68和適量的水性環(huán)氧樹脂分散液，可在不釋放氫氣的情況下獲得4小時(shí)以上的施工工期。
在環(huán)氧富鋅底漆中使用這種新型胺固化劑的優(yōu)點(diǎn)是：
• 鋅粉更容易分散；
•高固含量，無酸，使用非水胺類，限度減少與鋅反應(yīng)產(chǎn)生的氣體釋放；
• 儲存穩(wěn)定性：鋅漿在儲存過程中，只有非常有限的氣體釋放，直到?jīng)]有檢測到氣體釋放；
• 適用期：與其他水性替代品相比，其適用期明顯更長；
•適用于無鋅涂層體系；
• 與其他水性中間漆和面漆具有**的層間附著力；
• **的防腐保護(hù)性能。
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