由于严格的环境和健康法规，水性涂料正逐渐取代溶剂型涂料。取得了重大进展：当使用合适的双组分 (2K) 配方时，新型水性环氧树脂和胺固化剂技术可以提供出色的耐腐蚀性。
在使用提供额外耐腐蚀性的环氧富锌底漆的特殊情况下，挑战是在环氧/固化剂基料中添加非常优质的锌粉（通常为 80%-85%） 系统中，随之而来的问题是锌与给质子组分如水、酸性溶剂和分散助剂之间的反应活性增加。
我们已经开发并测试了几种双组分 (2K) 水性环氧树脂/胺体系。这些系统旨在增加颜料的添加量并防止锌粉与提供质子的介质反应产生危险的氢质子。 .使用经典的溶剂型和水基环氧系统测试这些新系统。优选的系统提供具有更长适用期的储存稳定的双组分富锌涂层。与挥发性有机化合物 (VOC) 含量 (~200 g/l) 低得多的溶剂型体系相比，由此产生的柔性涂层可为钢提供出色的防腐蚀保护。本文简要介绍了这种新型双组分水性环氧漆基体系，该体系允许配方中含有高含量的锌。
水性环氧技术概述
在早期的水性技术中，环氧树脂只是简单地分散并稳定在水中（图 1）。借助现代水性环氧技术，分散剂和稳定剂通过化学反应与环氧聚合物的主链相连，而不是简单地与树脂混合。在这两个例子中，胺类固化剂通常是一种水可稀释的聚合物。
NewGen™ 环氧-胺水性技术（图 2）旨在取代溶剂型环氧-聚酰胺涂层技术。环氧树脂（EPI-REZ™ 树脂 6520WH-53）是自乳化的，不含游离表面活性剂，可以用独特的零 VOC 胺固化剂（EPIKURE™ 固化剂 6870-W-53）分散链接。这种 NewGen 系统使配方能够快速干燥，具有高耐腐蚀性和 VOC 含量 <100g/L 和可在室温下固化的底漆，以及可直接用于金属的保护涂层。
表现
该系统赋予的耐腐蚀性如图3所示。将油漆喷涂在喷砂钢板上，在室温下固化1周，然后暴露在盐雾中连续冷凝1000小时。经过 300 小时的盐雾和连续冷凝试验，NewGen 配方在冷轧钢板上表现出优异的耐腐蚀性和良好的附着力。
但是，如果我们想要在遵守新法规的同时获得更好的耐腐蚀性怎么办？在溶剂型底漆中加入锌可以提高其耐腐蚀性。是否有可能制造出比市售的溶剂型环氧富锌底漆更好的低 VOC、水性双组分、耐腐蚀环氧底漆系统？
有哪些挑战？
在水性配方中，锌与水反应生成氢氧化锌并释放氢气（方程式 1）。
Zn + 2H2O → Zn(OH)2 +H2 ↑ [1]
因此，制备水性富锌底漆时面临的主要问题是防止锌在储存和应用过程中与水发生反应。必须避免将未经处理的锌粉直接添加到水性组分中，以防止与产生氢气相关的危险。
研究方法
水基三组分体系是可行的。锌作为第三种成分仅在涂装涂料之前添加到水性底漆中。这种方法很复杂，需要正确混合多种成分。添加锌粉时，可能会因吸入而导致潜在的健康和安全问题。通常仅限于使用双组分涂料，施工有效时间为1小时。
为了更方便地施工水性环氧富锌涂料，必须防止锌与水接触，以免使锌失效。锌金属仍必须充当牺牲氧化剂以保护涂覆的含铁基材。
解决此问题的一种方法是使用 Momentive 的高性能材料3,4。富锌浆液是将锌粉分散在硅烷水解液中制成的，具有保护锌和防止其与水反应的作用。然后将环氧树脂分散体加入到浆料中。另一种方法是将锌粉分散在硅烷水解物和环氧树脂分散体的预混合溶液中。
通过测量 40°C 下释放的氢气来测试这些锌浆的稳定性。三组分配方会在几个小时后失效。双组分硅烷水解物在室温下明显更稳定，最长可达 6 个月。然而，当储存在 40°C 时，它们会释放出一些氢气。因此，需要更多的工作来开发即使在更高温度下也能稳定的富锌底漆。
如果将锌添加到胺固化剂而不是环氧树脂组分中会发生什么？已经开发出“混合”水性环氧体系，其中锌分散在高固体非水胺固化剂中。然后将该富锌固化剂与水性环氧树脂分散体结合形成双组分涂层。不幸的是，当这两种成分混合时，最初会释放出相当强烈的氢气，而且建设周期不是很长。显然，需要开发一种新的改性固化剂。
首选方法
一种新型非水性胺-EPIKURE 固化剂 8538-Y-68 已设计用于水性富锌底漆。这种胺类固化剂的工作原理是反应性疏水聚合物能在锌表面迅速达到饱和状态，形成胶囊状，防止锌与水接触。即使在底漆中加入80%质量的锌，其性能也非常好。一旦胺组分与环氧树脂反应，锌表面再次成为牺牲电解表面，形成氧化物，起到屏蔽剂的作用，防止含铁基材腐蚀。使用高填充锌浆EPIKURE固化剂8538-Y-68和适量的水性环氧树脂分散液，可在不释放氢气的情况下获得4小时以上的施工工期。
在环氧富锌底漆中使用这种新型胺固化剂的优点是：
• 锌粉更容易分散；
•高固含量，无酸，使用非水胺类，最大限度减少与锌反应产生的气体释放；
• 储存稳定性：锌浆在储存过程中，只有非常有限的气体释放，直到没有检测到气体释放；
• 适用期：与其他水性替代品相比，其适用期明显更长；
•适用于无锌涂层体系；
• 与其他水性中间漆和面漆具有优异的层间附着力；
• 优异的防腐保护性能。
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