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目前，世界集装箱年产量为320 万只标准箱，年需涂料约30 万t，价值约50 亿元。世界范围内使用的集装箱涂料基本上为溶剂型涂料，若每年新增集装箱能采用水性涂料，则每年VOC（挥发性有机化合物）排放量将减少约15 万t，在保护环境的同时也极大地节约了资源。随着环保法规日趋严格，国际集装箱标准化委员会对集装箱涂料的环保和卫生提出更高的要求，促使水性涂料逐渐代替溶剂型涂料。 本文通过对涂料体系成膜机理与防腐性的研究，开发出一种既能适应集装箱的生产工艺，也能达到集装箱涂料性能指标的新型水性涂料。 1 实验部分 1.1 原材料 水性环氧树脂、改性树脂：氰特公司；去离子水：自制；助溶剂：美国陶氏公司；中和剂：瓦克公司；分散剂：氰特公司；硬质炭黑、氧化铁黑：德国拜耳公司；复合铁钛粉：浙江万达科技；改性磷酸锌、有机膨润土：劲辉化工；沉淀硫酸钡：蕉岭广福建材精化有限公司；催干剂：氰特公司。 1.2 仪器 TO6001 电子天平：天津天平仪器有限公司；JJ-1 增力电动搅拌器、QSM- Ⅱ型砂磨机：天津材料试验机厂；YWX/Q-150 型盐雾试验箱：无锡苏南试验设备有限公司；人工加速老化实验机：进口。 1.3 试验配方 水性集装箱底漆试验配方如表1 所示。  以上制浆为A 组分∶ B 组分（固化剂）=100∶15。 水性集装箱面漆试验配方如表2 所示。  2 结果与讨论 2.1 涂层性能 集装箱涂料配套系统的技术要求见表3。 表3 集装箱涂料配套系统的技术要求  2.2 施工性对涂膜性能的影响 集装箱外表面涂料一般采用3 道涂料配套，也可采用2 道涂料配套，每道涂覆间隔3 min，喷涂完毕后3~5 min 进烘房，于60~70℃烘烤15 min，总干膜厚度应≥ 110 μm。针对其施工要求，不同的涂料体系具有不同的性能，见表4。 表4 集装箱施工工艺对不同体系涂膜性能的影响  2.3 体系的确定 综上所述，结合集装箱现场涂装工艺，涂料体系的搭配至关重要，首先应确定底漆与面漆的成膜机理，只有在成膜机理完全一致的情况下才能形成完整的涂膜。本文试验中，底漆选用水性环氧漆，起防腐作用；面漆采用水性丙烯酸改性醇酸漆，通过引入丙烯酸单体来提高耐候性，并利用水性醇酸漆的成膜机理来与底漆配套。 2.4 水性环氧树脂的选择 选用水性环氧树脂作为成膜物质主要是因为环氧树脂具有优异的防腐性及耐各种化学品性。本文选用的水性环氧树脂体系有一个显著特点，即把环氧树脂设计成水分散体，该树脂的另一改进是将亲水性非离子表面活性剂连接到树脂和固化剂的分子中，这样有效地降低了表面活性剂用量，并且体系中不存在游离的表面活性剂，减少了涂料对水性溶剂的敏感性，增加了体系的稳定性和防腐性。 2.5 改性醇酸树脂的选择 目前市场上有很多不同体系改性的醇酸树脂，按照集装箱技术要求，我们选择水性丙烯酸改性醇酸树脂为面漆体系，不但能够提高涂膜的耐候性，还能与底漆有很好的配伍性。选择水性丙烯酸改性醇酸树脂的关键之处须考虑丙烯酸与醇酸树脂的配比，丙烯酸树脂用量过大会改变体系的成膜机理，与底漆配套性产生困难；醇酸树脂用量过大会影响涂膜的耐候性。 2.6 防锈颜料的选择 防锈颜料的加入可大大提高体系的防锈性能。防锈颜料采用磷酸锌和三聚磷酸铝复配，均为无毒高性能防锈颜料。磷酸锌主要成分为Zn3（PO4）2·2H2O 和Zn3（PO4）2·4H2O，水解生成磷酸二代盐离子，与腐蚀面上的铁离子反应，生成难溶而致密的Zn2Fe（PO4）2·4H2O附着层，起阳极极化作用。锌离子则与阴极区的OH-反应生成难溶物而引起阴极极化。而三聚磷酸铝则起着桥梁作用，增强了高分子化合物与金属的结合力，有助于涂膜的完整性。它还起到体质填料的作用，改善涂膜的机械性能，提高涂料的抗失效能力，同时三聚磷酸铝释放出络合能力很强的三聚磷酸根阴离子，在铁基表面形成络合离子，覆盖腐蚀活性点，减缓金属腐蚀。 3 结语 水性集装箱涂料的主要技术难点是如何适应现场施工工艺要求和防腐性。通过研究表明：用水性环氧树脂作防腐底漆及水性丙烯酸改性醇酸树脂作面漆的配套体系，防腐性能达到集装箱外层体系技术要求；内层体系由于没有耐候性要求可采用水性环氧体系。该产品的研制成功为集装箱行业使用水性涂料开辟了一条崭新的道路，具有很大的市场潜力。 |
