黄伟(新疆石河子开发区天富生化技术有限责任公司)

摘要：以此乳液为基料制成水性环氧酯防锈漆，其施工性、自干性和防锈 性能均达到溶剂型环氧酯漆的技术水平，可以替代传统溶剂型环氧酯防锈底 漆，用于钢铁构件的防锈和装饰。

关键词：水性环氧酯    防锈    涂料

1.水性环氧涂料体系的发展

从上世纪80年代以来，人们开始重视对水性防锈底漆的开发 开发较成功的品种主要有：水性丙烯酸底漆、水性醇酸底漆、水性环氧酯底漆等。例如：日本Showa Highpoymer公司开发出水性丙烯 酸防锈漆，是以丙烯酸乳液为基料，分子内含有环氧基团，以滚涂烘烤方式施工，主要用作钢卷材防锈漆。优点是干燥快；缺点是乳液聚合中采用的乳化剂影响漆膜耐水性，而且过硫酸盐引发剂分解产生 的SO42-离子有促进腐蚀作用，易于引起闪蚀和反锈问题。奥地利 Vienova公司开发出水性聚氨酯改性醇酸防锈底漆，它是以水性聚氨酯改性醇酸树脂为基料，用做钢铁构件的气干型防锈底漆。其缺点是树脂分子链上有聚醚链段，漆膜的耐水性不理想。日本DIC公司开发出水性环氧酯底漆，分别以环氧树脂与不饱和脂肪酸反应制成 环氧酯树脂(A)，以丙烯酸单体共聚制得丙烯酸共聚树脂（B），再将 A、B两者缩合得到丙烯酸改性环氧酯树脂，加胺中和羧基，加水乳 化得到环氧酯乳液。以该乳液为基料制备水性防锈漆，用于钢铁等金属表面防锈。其优点：施工性能优越，防锈性能良好；缺点之一是以不饱和脂肪酸为原料与环氧树脂反应制备环氧酯树脂，树脂成本偏高 其二是树脂合成中间产物丙烯酸改性环氧酯树脂中含有大量的有机溶济，脱溶剂过程能耗高，生产效率低。 海洋化工研究院自“七五”期间开始对水性环氧酯防腐涂料的研制，历经“八五”、“九五”和“十五”的攻关，一直进行相关研究。在“九 五”攻关课题“水性防腐涂料工业化试验”中，开始采用国际上最先进的自由基接枝聚合法制备自乳化核壳乳液的新工艺，制备出自乳化水性丙烯酸改性环氧酯乳液。以此乳液为基料制成水性环氧酯防锈漆 其施工性、自干性和防锈性能均达到溶剂型环氧酯漆的技术水平，可以替代传统溶剂型环氧酯防锈底漆，用于钢铁构件的防锈和装饰。

2.实验部分

2.1自乳化环氧酯乳液的合成

2.1.1技术路线环氧酯乳液制备技术路线：将干性油和多元醇 在催化剂作用下醇解，依次加入二元酸酐、环氧树脂和桐油酸进行酯 化，得到环氧酯，再将此环氧酯与预定酸值的丙烯酸酯类混合单体进 行自由基共聚。丙烯酸酯类单体在引发剂作用下，在桐油酸酯的共轭 双键上进行接枝共聚，形成以丙烯酸酯为侧链、环氧酯为主链的共聚 产物。其产物用胺中和后进行自乳化时，共聚物中憎水的环氧酯链段 处于胶束内部，形成核；聚丙烯酸酯链段中的羧基处于胶束表层，与胺 中和后带有电荷，形成壳。这样便形成了核-壳结构的环氧酯乳液。

2.1.2制备工艺①在1#反应容器中，加入干性油、多元醇和催化 剂，升温至(230～250)℃，进行醇解反应；②在醇解物中依次加入配方量的二元酸酐、环氧树脂和桐 油酸，保温酯化，当酸值≤ 8mgKOH/g、粘度(4～6)s时为 酯化终点；③将树脂转移到2# 反应容器中，在温度(100～ 130)℃时滴加丙烯酸类单体和 引发剂，滴加时间(2～3)h，加 完后，继续保温反应(1～2)h，降 温；④将2#反应容器中的树脂转移到3#反应容器中，在此过 程中同时抽除残余单体；⑤向3#反应容器加入中和剂和工业软 化水，搅拌0.5h， 得到环氧酯乳 液。

2.2水性环 氧酯底漆的制备

2.2.1底漆 配方(见表1)

2.2.2制备

方法①在配浆容 器中加入工业软 化水和润湿分散 助剂，搅匀；②加 入部分环氧酯乳液，搅匀。再加入 颜料、填料，搅匀； ③用砂磨机研磨 至细度小于 50mm；④加入剩 余环氧酯乳液、催 干剂、增稠剂搅 匀，过滤，得到成品。

2.3不同配方的水性环氧酯底漆不同配方的水性环氧酯底漆， 见表2。其中HEW-983乳液(海洋化工研究院)，DPA-01催干剂是与之配套的水性催 干剂；4431乳液 (市售的国产苯丙 乳液)；AZ-476W 乳液奥地利维诺华公司的丙烯酸改性 醇酸乳液，VXW催干剂是与之配套 的。

水性催干剂； TT-935增稠剂罗 门哈斯公司，分散剂5040、5027、H-100和消泡剂NXZ海川公司的产品。按上述不 同配比制备的水性环氧酯底漆性能比较见表3。

由上表可见，以HEW-983环氧酯乳液为基料的水性底漆耐冻 融稳定性，漆膜各项物理机械性能、耐盐雾性能均达到较高水平。而以苯丙乳液为基料的底漆冻融稳定性较差，耐盐雾性能不好。以进口的水性丙烯酸改性醇酸乳液制备的底漆耐盐雾性能也不理想。

总之，所研究的环氧酯乳液和以该乳液为基料的防锈漆与现有的水性丙烯酸、水性醇酸防锈漆相比具有下列优点：第一，使用安全 方便。水性环氧酯底漆可直接用水稀释，不含助溶剂，具有无毒、不 燃、干燥快、施工安全、效率高等特点；第二，防锈性能好。其底漆漆膜 的防锈性能显著优于以丙烯酸乳液或水稀释性醇酸树脂为基料的水性底漆。原因在于：①底漆以无乳化剂环氧酯乳液为基料，乳液中不 含有聚醚链段，树脂酸值远低于普通水稀释性树脂，漆膜憎水性好； ②乳胶粒径小(130nm)且分布狭窄，漆膜致密性高；③树脂合成过 程中不采用过硫酸盐引发剂，不会产生有促进腐蚀作用的磺酸基或 SO42-离子；④此外，环氧酯乳液机械稳定性好，可与颜填料一同研磨，无须使用或大大减少了亲水性的分散剂和润湿剂的用量，提高了漆膜的耐水性；第三，冻融稳定性好。

本研究的环氧酯乳液具有较高的冻融稳定性，制成的涂料冻融稳定性好，适应在北方广大地区冬季运输贮存和使用；第四，原料来 源广，成本与传统溶剂型涂料相当，便于工业化推广应用，适用于交通运输、石化、电力、冶金、机械制造等领域钢铁构件的大气防腐蚀。