水性环氧树脂使用于底漆略说

 刘贤进

水性环氧树脂的发展大略分为五个阶段：

1、以界面活性剂转化亲油型的液态环氧树脂形成水溶型树脂； 搭配酸化过的胺盐型催化剂；此类型的组合，适用于低VOC诉求的地板漆。

2、将固态型环氧树脂转化为水溶型树脂；搭配水溶型的胺类催化剂；在配方上的设计，添加少量的醚醇类溶剂，适用于轻防腐诉求的金属用底漆。

3、将液态型或固态型环氧树脂混拼羧基型丙烯酸树脂，搭配适当的胺催化剂，适用于耐侯型与耐粉化型的面漆。

4、将液态型或固态型的环氧树脂转化为水分散体，搭配分散型的胺类催化剂，适用于地板漆。

以上四种类型的水性环氧树脂适用于非金属材质上的涂装，或轻防腐诉求的金属涂装，无法达到低VOC、重防腐的防锈要求，遂有更新的水性环氧树脂与配套用胺类固化剂开发需求。

5、水分散型环氧树脂（环氧当量值约550上下）搭配水分散型胺类固化剂(胺当量值约225），适用于重防腐型底漆。

以下针对此两种树脂的当量比和配方设计中所使用原材料的特性，做一下简单介绍。通常我们会以环氧当量对比胺当量 1：1做为初始基础。

环氧越多时的涂膜特性：

1）耐水性能增加

2）耐酸性能增加

3）耐湿性能增加

4）耐防锈性能增加

5）可使用时间增长

胺类固化剂越多时的涂膜特性：

1）涂膜耐沾污性能增加

2）密着性相对提高

3）涂膜耐溶剂性增强

4）涂膜光泽度提高

5）涂膜交联密度提高

如何延长水性环氧树脂系统的水性漆可使用时间

1）提高水性环氧树脂部分的比例

2）提高胺类固化剂的酸化比例

3）降低喷涂粘度与有效固型份

4）减少系统中催化剂的添加量

个别原材料的特性：

共溶剂（co-solvent)：少许的共溶剂可以促进涂膜的成膜效应，提高抗冻融性能，改善涂膜的流平性，减少气泡的产生，同时也提高水性树脂对色料、填料的润湿性。

高沸点的醚醇类溶剂是相对好的选择，如 PPH、DPNB、TPM、TPNB 等，此外 DAA（二元醇酮）也是选项之一。

一般共溶剂的添加，会造成水性漆的粘度产生变化，需要静置24小时，观察粘度的一致性。此外，如果需要提高水性漆的抗冻融性，可以适度的添加 DAA：PNB 1:1混合溶剂。

消泡剂的选择：

水性漆对消泡剂的选择极为敏感，稍一不慎，会影响涂膜的重涂性，涂膜产生鱼眼，火山口等缺陷，一般选择相容性较好的消泡剂，如BYK 024或AIREX 902.

催干剂的选择:

酚类或四级胺的助剂，添加少量，可以提升涂膜的初始硬度和耐水性能，留意添加量，避免缩短水性漆的可使用时间

防闪锈剂：

水性环氧树脂的施工性能，在低温、高湿度状况下，水的挥发过程相对地缓慢，容易形成闪锈现象，可以在胺类固化剂组份中，添加适量的防闪锈剂，如 Raybo 60,或 Halox X150等同等品；过量的闪锈剂会导致涂膜的耐防锈性能，与耐水性能下降，需评估适当的添加量。

硅氧烷偶联剂：

适当的硅氧烷偶联剂，0.5-3.0%的添加量，可以增加涂膜的润湿性，缩短干燥时间，也提高涂膜的硬度与防锈性能。

环氧型的硅烷偶联剂可以预先与亲水型的介质如Cardura E10P 混合，添加于水性环氧树脂中，硅烷烷偶联剂的添加量过多时，会导致涂膜产生桔皮现象，得事先评估添加量。

抗刮/增滑剂：

适当的聚乙烯蜡，可以提升涂膜的耐水性，添加量以不影响涂膜光泽为考量因素。

增稠剂/防流挂剂：

锻烧型二氧化硅，硅藻土，凹凸棒，及纤维素型增稠剂适用于水性环氧系统，防止分层现象，与施工流挂缺陷，如添加碱性型增稠剂，需预先评估是否有导致水性漆的粘度显著提升现象。

分散剂的选择：

传统水性建筑漆所使用的阴离子型分散剂不适用于环氧系统，会导致水性环氧漆产生胶化现象，降低 涂膜硬度，降低涂膜耐水性，同时也出现光泽下降现象；应选择非离子型的分散剂为首选。

色料/填料的分散：可以以三种方式分散色料与填料。

1）水性环氧树脂为研磨介质

2）胺类固化剂为研磨介质

3）无树脂型色浆：留意色浆的研磨速度与温度控制（以低于45℃为原则）

色料的选择（prime pigment)

1）低吸油量/低吸水量

2）低可溶性金属盐物质含量

3）低离子特性

4）所使用的填料种类，最好具有不同的大小粒径，使乾膜形成最佳的排列，填闭效应。

5）所使用的耐防锈填料或色料，有适当的水溶性，酸碱值最好在6 以上。

6）钛白粉，以汽车级的钛白粉为首选，减少漆膜产生粉化程度。添加量 15-24%。 

7）氧化铁红/黄，以煅烧式为首选，添加量 9-15%

8）黑烟，以酸碱值在6到8为首选，添加量2-3%

填料的选择：

1）硅酸钙，硫酸钡，云母粉，微细粉型的硅酸铝。

2）碳酸钙，高龄土不适用于水性环氧系统

3）滑石粉的使用与否？留待同业评估。

防锈色料/填料的选择：

防锈色料或填料，如果水溶性特别好时，涂膜的防锈性能会有所降低；如果水溶性特差时，涂膜在前期的耐防锈性能无法体现；对于防锈填料的择取，需要有一个周全的评估过程。

以下的填料名单可以提供同业参考，当然有些遗漏的，也可以相互交流：

K-White 84,105,108---Tayca Z Plex 111, Halox SW 111, CW-491,430-Halox，Heucophos ZPA ---Heubach

适当的色料体积含量（Optimum CPVC)

35% 到 40% 的色料体积含量，最能体现整体的涂膜性能，色料/填料体积含量大致分布如下：

填闭型防锈填料约 7%

氧化铁红色料约 5%

不同填料组合约26%

整体约38%

如何有效的体现可使用时间的变化（pot life)

1）适当增加环氧树脂含量，即适当降低PVC值

2）维持有效施工固型份在52%以上。

3）适当增加亲油型共溶剂含量

4）适当提升胺类固化剂比例值

如何提升涂膜防锈性能：

1）适当降低色量体机含量

2）寻找填料搭配的黄金比例

3）确认涂膜完全交联程度

4）增加环氧对比胺类固化剂值 约 5%到10%。