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水性環(huán)氧防腐涂料性能特點和施工環(huán)境要求

瀏覽次數(shù)：5983發(fā)布日期：2010-06-02

水性環(huán)氧防腐涂料性能特點和施工環(huán)境要求

 

一、前言
    傳統(tǒng)溶劑型涂料會排放大量有機溶劑。據(jù)報道,世界涂料年產(chǎn)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(huán)境具有多重危害性。長期吸入VOC會導(dǎo)致疲勞、喪失記憶和協(xié)調(diào)功能以及神經(jīng)系統(tǒng)疾??；VOC在太陽紫外線的輻射下會產(chǎn)生光化學(xué)煙霧或形成酸雨；VOC中有許多是致癌物或?qū)χ袠猩窠?jīng)有麻醉作用；某些VOC具有光化學(xué)臭氧產(chǎn)生潛能或具有高臭氧排空潛能。
    近年來，針對VOC對環(huán)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(guī)來限制VOC排放。美國洛杉機早在1966年就頒布了的“66法規(guī)”，這是涂料工業(yè)中控制溶劑組成的*部法規(guī)。美國1990年通過的大氣凈化法（Clean Air Act）以及1998年發(fā)布的AIM（Architectural and Industrial Maintenance Coatings Rules）條例將工業(yè)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(xù)降至250g/L。我國雖是一個發(fā)展中國家，類似的法規(guī)尚未出臺，但隨著人們環(huán)保意識的加強及國家環(huán)保力度的加大，限制涂料VOC排放的法規(guī)必將出臺，因此，水性環(huán)氧防腐涂料作為低VOC排放的綠色環(huán)保涂料的一種，非常具有研制開發(fā)的必要，亦具有非常廣泛的應(yīng)用前景。
    OUP多年來一直致力于綠色環(huán)保型工業(yè)涂料的研制和開發(fā)，在這方面投入大量資金和技術(shù)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(yè)涂料等，不斷降低VOC及重金屬含量，為改善我們的生活環(huán)境，促進社會的可持續(xù)發(fā)展而努力，并獲得了顯著進展。
二． 水性環(huán)氧防腐涂料主要類別和品種
    近年來，我國各涂料研究機構(gòu)及生產(chǎn)廠家已研制出一些水性環(huán)氧防腐涂料，部分產(chǎn)品已得到了實際應(yīng)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(jù)所采用的環(huán)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(huán)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(huán)氧樹脂和固化劑都不呈乳液狀態(tài)。
    該類水性環(huán)氧防腐涂料由低分子量液體環(huán)氧樹脂 （環(huán)氧當量為190左右）和水溶性環(huán)氧固化劑組成，使用時，該固化劑必需既是交聯(lián)劑又是乳化劑，這類固化劑以多胺為基礎(chǔ)，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(huán)氧防腐涂料典型配方組成：
組份A
組份B
1、EPON828環(huán)氧樹脂（環(huán)氧當量188-192）
2、活性環(huán)氧稀釋劑（比如叔碳酸縮水甘油酯類）
3、防銹顏料或著色顏料及填料
4、消泡劑、流平劑、防沉劑、防霉劑、防閃銹劑等
5、通常需加入冰醋酸以延長混合使用期
6、蒸餾水或去離子水
水溶劑胺類固化劑（例如日本三和WH-1000等）
    該型產(chǎn)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(yīng)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(dǎo)致漆膜機械性能降低。超過使用期后使用易出現(xiàn)漆膜針孔和無光（面漆）等現(xiàn)象。
    ②、Ⅱ型，乳化型：zui大特點是使用環(huán)氧樹脂乳液和水性固化劑（乳液或溶液）
    該型水性環(huán)氧防腐涂料由分子量較高的水性環(huán)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(huán)氧固化劑（乳液或透明溶液）與環(huán)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(huán)氧涂料的涂膜是由環(huán)氧樹脂和固化劑交聯(lián)反應(yīng)而生成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，所以涂膜具較好防腐蝕性、耐化學(xué)品性及機械性能。
    Ⅱ型水性環(huán)氧防腐涂料典型配方組成：
組份A
組份B
1、水性環(huán)氧樹脂乳液（50%-60%，環(huán)氧值0.20-0.44等，汽巴、SHELL公司及國產(chǎn)品有售）
2、防銹顏料或著色顏料及填料
3、消泡劑、流平劑、防沉劑、防霉劑、防閃銹劑、增稠劑等
4、成膜助劑
5、蒸餾水或去離子水
水溶性胺固化劑
或胺固化劑乳液
（改性芳香胺或脂肪胺類）
    該型產(chǎn)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(huán)氧乳液，表干較快，水揮發(fā)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(huán)氧防腐涂料以Ⅱ型產(chǎn)品為主，但不排除有的廠家有Ⅰ型產(chǎn)品推廣應(yīng)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：
種類
主要特點
水性環(huán)氧富鋅底漆
（我公司編號：ZIEP216）
1．  三組份（環(huán)氧乳液組份、固化劑組份和鋅粉組份）；
2．  鋅粉含量很高；
3．  防銹性的確很不錯，主要鋅粉含量高嘛，1000h鹽霧試驗，可評為小于2級。
4．  這種漆用作鋼結(jié)構(gòu)打底還是很不錯的。
水性環(huán)氧云鐵防銹漆
（我公司編號：EPSP406）
1、兩組份（漆料組份和固化劑組份）；
2、用作富鋅底漆的封閉涂層或中涂漆很適合。
水性環(huán)氧防腐底漆
（我公司編號：EPSP407）
1、兩組份（漆料組份和固化劑組份）；
2、一種水性環(huán)氧鐵紅底漆。
水性環(huán)氧磷酸鋅（三聚磷酸鋁等）底漆
（我公司編號：EPSP410）
1、兩組份（漆料組份和固化劑組份）；
2、含無毒防銹顏料磷酸鋅；
3、不含重金屬和溶劑，環(huán)保性。
水性環(huán)氧防腐面漆
（我公司編號：EPSP408）
1、  兩組份（漆料組份和固化劑組份）；
2、  一種有光的水性環(huán)氧面漆（只要涂裝環(huán)境好，光澤達到80%以上），但的確高濕低溫涂裝環(huán)境影響其光澤。
 
三、水性環(huán)氧防腐涂料的性能
    水性環(huán)氧防腐涂料在國內(nèi)應(yīng)用的歷史并不長，如果采用進口環(huán)氧乳液和固化劑，成本很高，與溶劑型環(huán)氧防腐涂料產(chǎn)品相比，價格上差距較大?，F(xiàn)在國內(nèi)水性環(huán)氧乳液和固化劑產(chǎn)品日趨成熟，產(chǎn)品成本有所下降了，令人頭痛的乳液的貯存穩(wěn)定性難題被一些乳液生產(chǎn)廠家逐步解決，這給水性環(huán)氧防腐涂料的推廣應(yīng)用帶來福音。
    就我們在研發(fā)過程中的一些試驗數(shù)據(jù)來看，在良好涂裝環(huán)境條件下制好的板，涂層性能還是很接近溶劑型環(huán)氧漆的。當然，這種制板是在理想涂裝環(huán)境下進行。
    以下是我們測試的水性環(huán)氧防腐涂料的產(chǎn)品性能指標：
表一：ZIEP216水性環(huán)氧富鋅底漆性能
項目
指標
涂層表干時間/min （23+2℃）
≤15
涂層實干時間/h （23+2℃）
≤12
涂層外觀
灰色，漆膜平整
柔韌性 /mm
≤1
抗沖擊強度 /㎏·cm
≥50
附著力（劃圈法）/級
≤1
耐鹽水（3%Nacl溶液）/500h
無脫落、生銹等現(xiàn)象
耐鹽霧 /1000h , 級
≤2
表二、EPSP406水性環(huán)氧云鐵防銹漆性能
項目
指標
外觀
A組分為銀灰色流體，B組分為乳白色流體
干燥時間/h
表干
≤2
實干
≤24
抗沖擊強度/Kg·cm
≥50
附著力（劃圈法）/級
≤1
柔韌性/mm
≤1
耐鹽水/500h
漆膜不起泡、不脫落
耐鹽霧/600h , 級
≤2
表三、EPSP407水性環(huán)氧防腐底漆（鐵紅）
項目
指標
外觀
A組分為鐵紅色流體，B組分為乳白色流體
干燥時間/ h
表干
≤1
實干
≤24
施工適用期/h
≤2
漆膜外觀
漆膜平整
細度（A組分）
≤60
沖擊強度/Kg·cm
≥50
附著力（劃圈法）/級
≤1
柔韌性/mm
≤1
耐鹽水/ 500h
涂層不脫落、無生銹現(xiàn)象
耐鹽霧/600h，級
≤2
表四、EPSP410水性環(huán)氧磷酸鋅底漆
項目
指標
外觀
A組分為灰色流體，B組分為乳白色流體
干燥時間/ h
表干
≤1
實干
≤24
漆膜外觀
漆膜平整
細度（A組分）
≤60
沖擊強度/Kg·cm
≥50
附著力（劃圈法）/級
≤1
柔韌性/mm
≤1
耐鹽水/ 500h
涂層不脫落，無生銹現(xiàn)象
耐鹽霧/600h/級
≤2
表五、EPSP408水性環(huán)氧防腐面漆
項目
指標
干燥時間/h
表干≤
2
實干≤
24
鉛筆硬度 ≥
2H
光澤，%  ≥
80
沖擊強度/Kg·cm
50
附著力（劃圈法）/級 ≤
1
柔韌性/mm ≤
1
耐鹽水/500h ≥
漆膜不脫落無生銹現(xiàn)象
耐鹽霧600h，級
≤2
 
    所以，我個人覺得：
    1、水性環(huán)氧涂料應(yīng)該是有潛力的品種，能特別是環(huán)保和施工安全方面具有*優(yōu)勢。
    2、在良好涂裝和固化環(huán)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(chǎn)品。
    四、水性環(huán)氧防腐涂料的施工環(huán)境要求
    1、由于水性環(huán)氧防腐涂料中環(huán)氧基和胺固化劑上的活潑氫反應(yīng)受溫度限制（同溶劑型產(chǎn)品），而該反應(yīng)在10℃下很緩慢，一般5℃下基本不反應(yīng)（有些酚醛胺類在0-5℃時也能緩慢反應(yīng)，即所謂低溫型環(huán)氧漆），這決定了底材溫度不能低于5℃（酚醛胺類水性環(huán)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(jié)凍，導(dǎo)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(chǎn)品不同的是：由于水的蒸發(fā)熱（蒸發(fā)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(fā)比溶劑揮發(fā)影響更大：
    A、 底材溫度和涂裝環(huán)境露點的差距：
    底材溫度比露點越高，水份蒸發(fā)越快，據(jù)一些乳液生產(chǎn)廠家和一些從事該方面研究的技術(shù)人員介紹，如果底材溫度高于露點5℃以上是*，根據(jù)露點表，除了噴涂室涂裝和烘烤固化，一般戶外自然環(huán)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(huán)氧防腐涂料，只是對成膜質(zhì)量會有一些影響（當水性漆中水逸出慢，而漆膜反應(yīng)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(xiàn)在光澤會下降，所以，面漆對環(huán)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(chǎn)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(yīng)是指考慮反應(yīng)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）。
氣溫 （℃）
相對溫濕度下的露點（℃）
50%
55%
60%
65%
70%
75%
80%
85%
90%
5
－4.1
－2.9
－1.8
－0.9
0.0
0.9
1.8
2.7
3.6
6
－3.2
－2.1
－1.0
－0.1
0.9
1.8
2.8
3.7
4.5
7
－2.4
－1.3
－0.2
0.8
1.8
2.8
3.7
4.6
5.5
8
－1.6
－0.4
0.8
1.8
2.8
3.8
4.7
5.6
6.5
9
－0.8
0.4
1.7
2.7
3.8
4.7
5.7
6.6
7.5
10
0.1
1.3
2.6
3.7
4.7
5.7
6.7
7.6
8.4
11
1.0
2.3
3.5
4.6
5.6
6.7
7.6
8.6
9.4
12
1.9
3.2
4.5
5.6
6.6
7.7
8.6
9.6
10.4
13
2.8
4.2
5.4
6.6
7.6
8.6
9.6
10.6
11.4
14
3.7
5.1
6.4
7.5
8.6
9.6
10.6
11.5
12.4
15
4.7
6.1
7.3
8.5
9.5
10.6
11.5
12.5
13.4
16
5.6
7.0
8.3
9.5
10.5
11.6
12.5
13.5
14.4
17
6.5
7.9
9.2
10.4
11.5
12.5
13.5
14.5
15.3
18
7.4
8.8
10.2
11.4
12.4
13.5
14.5
15.4
16.3
19
8.3
9.7
11.1
12.3
13.4
14.5
15.5
16.4
17.3
20
9.3
10.7
12.0
13.3
14.4
15.4
16.4
17.4
18.3
21
10.2
11.6
12.9
14.2
15.3
16.4
17.4
18.4
19.3
22
11.1
12.5
13.8
15.2
16.3
17.4
18.4
19.4
20.3
23
12.0
13.5
14.8
16.1
17.2
18.4
19.4
20.3
21.3
24
12.9
14.4
15.7
17.0
18.2
19.3
20.3
21.3
22.3
25
13.8
15.3
16.7
17.9
19.1
20.3
21.3
22.3
23.2
26
14.8
16.2
17.6
18.8
20.1
21.2
22.3
23.3
24.2
27
15.7
17.2
18.6
19.8
21.1
22.2
23.2
24.3
25.2
28
16.6
18.1
19.5
20.8
22.0
23.2
24.2
25.2
26.2
29
17.5
19.1
20.5
21.7
22.9
24.1
25.2
26.2
27.2
30
18.4
20.0
21.4
22.7
23.9
25.1
26.2
27.2
28.2
 
    如果要達到底材溫度高于露點5℃以上，則為下表藍色部分。
  空氣溫度
                 相對濕度下的露點溫度℃
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
5  
/
/
-4.1
-1.8  
0.0
1.8  
3.6  
6
/
/
-3.2
-1.0
0.9
2.8
4.5
7
/
/
-2.4
-0.2
1.8
3.7
5.5
8
/
/
-1.6
0.8
2.8
4.7
6.5
9
/
/
-0.8
1.7
3.8
5.7
7.5
10
-6.7
-2.9
0.1
2.6
4.8
6.7
8.4
12
-5.0
-1.1
1.9
4.5
6.7
8.7
10.4
14
-3.3
0.6
3.8
6.4
8.6
10.6
12.4
16
-1.5
2.4
5.6
8.3
10.5
12.6
14.4
18
0.2
4.2
7.4
10.1
12.5
14.5
16.3
20
1.9
6.0
9.3
12.0
14.4
16.4
18.3
22
3.7
7.8
11.1
13.9
16.3
18.4
20.3
24
5.4
9.6
12.9
15.8
18.2
20.3
22.3
26
7.1
11.4
14.8
17.6
20.1
22.3
24.2
28
8.8
13.1
16.6
19.5
22.0
24.2
26.2
30
10.5
14.9
18.4
21.4
23.9
26.2
28.2
32
12.3
16.7
20.3
23.2
25.8
28.1
30.1
34
14.0
18.5
22.1
25.1
27.7
30.0
32.1
36
15.7
20.3
23.9
27.0
29.6
32.0
34.1
38
17.4
22.9
25.7
28.9
31.6
33.9
36.1
40
19.1
23.8
27.6
30.7
33.5
35.9
38.0
42
20.8
25.6
29.1
32.6
35.4
37.3
40.0
44
22.5
27.3
31.2
34.5
37.3
39.7
42.0
46
24.2
29.1
33.0
36.3
39.2
41.7
43.9
48
25.9
30.9
34.8
38.2
41.1
43.6
45.9
50
27.6
32.6
36.7
40.0
43.0
45.6
47.9
B、底材溫度
    低溫時，對于溶劑型產(chǎn)品可通過選用揮發(fā)快的溶劑來解決溶劑揮發(fā)速度問題，但對水性環(huán)氧防腐涂料來說，并沒有有效的解決水揮發(fā)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(fā)越快，這對溶劑型和水性產(chǎn)品是相同的。
   因而，水性環(huán)氧防腐涂料應(yīng)該比溶劑型產(chǎn)品要求更高的涂裝環(huán)境條件，主要表現(xiàn)如下：
類別
溶劑型環(huán)氧防腐底漆
水性環(huán)氧防腐底漆
底材溫度與露點差距
主要只在涂裝時要求，因為主要防止底材表面結(jié)露影響附著和防止封閉水汽在漆膜里面
主要水分揮發(fā)的需要，也就是說在漆膜初步固化過程中有都要求。
底材溫度
采用低溫固化劑0℃以上也能反應(yīng)，當然5℃以上，
必須5℃以上，10℃以上
空氣濕度
主要只在涂裝時要求
主要水分揮發(fā)的需要，也就是說在漆膜初步固化過程中都要求。
  

    因此，從上述兩個表可以看出，我個人認為

    水性環(huán)氧防腐涂裝的涂裝環(huán)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(yǎng)護期內(nèi)）：
    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(huán)境條件（涂裝直至初步固化過程中，即涂裝時至養(yǎng)護期內(nèi)）：
    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(huán)氧防腐涂料適用范圍
    水性環(huán)氧防腐涂料因其環(huán)保無污染，不燃不爆，施工安全，防腐性佳，特別適合于應(yīng)用于以下一些特殊場合使用：
     -核電站核島內(nèi)防腐（混凝土及鋼結(jié)構(gòu)）；
    -密封的涂裝環(huán)境里面施工；
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