水性集装箱涂料现状与展望
2021-07-07 09:42 浏览:161
1 水性集装箱涂料配套及目前技术路线
水性集装箱涂料体系主要有含富锌底漆与不含富锌底漆 2 种涂料配套。由于不含富锌底漆的配 套是威士伯主推的聚偏二氯乙烯( PVDC) 底漆/丙烯 酸面漆体系，主要应用在东莞马士基工厂，而在其他 客户工厂或箱东处应用都比较少。因此本文主要介 绍含富锌底漆的三涂层配套体系，详见图 1。
从图 1 可以看出，水性集装箱涂料配套体系主要 包括水性环氧富锌涂料、水性内面漆、水性中间漆、水性丙烯酸面漆 4 个品种。
1. 1 水性环氧富锌涂料
由于锌粉的存在，水性环氧富锌涂料可有效地对 箱体进行阴极保护，延缓箱体腐蚀进度，防止因磕碰引 起的漆膜脱落，因此该体系得到了箱东的一致认可。 水性环氧富锌涂料，主要成分包括环氧树脂、固 化剂、锌粉及各种助剂，活泼金属锌粉可与水发生化 学反应，因此在有锌粉存在的组分中，不可以含有水 分，而环氧涂料中的环氧树脂和固化剂也不可以在一 个组分中，因此设计配方时有2 种思路。
( 1) 锌粉与环氧树脂在一个组分中，这种配方设 计思路较接近于溶剂型环氧富锌涂料，主要的差异是 其中的溶剂为可溶于水的醇醚类溶剂，环氧树脂也为 可溶于水的树脂( 乳液) 。该体系因醇醚溶剂极性非常 高，再加上锌粉密度非常大，防沉降和防流挂成为配方 设计的核心因素。一般都会用多种类型的防沉助剂进 行复配，如同时使用膨润土、气相二氧化硅、聚脲类等。 而该体系的固化剂一般为含水的胺类固化剂，为保证 防腐性能，其在水中的溶解性大小为重点考虑因素。
( 2) 锌粉与胺类固化剂在一个组分中，这种配方 设计思路较溶剂型涂料的差异较大，因所用的胺类固 化剂一般较少，因此锌粉可否被树脂充分包覆、如何 降低后续施工时水与锌粉的反应速率成为配方的设 计重点。该配方设计的优点为配方的 VOC 整体含量 相对较低，如，可低于 250 g/L。 因水性环氧富锌涂料是给箱体提供防腐的主要 涂层，因此该产品的防腐性能、机械性能为配方设计 要点，同时要重点兼顾施工性能。
1. 2 水性内面漆
目前水性内面漆主要的配方体系有:水性环氧内 面漆、水性丙烯酸环氧内面漆2 种。
( 1) 水性环氧内面漆。该体系是原溶剂型体系 内面漆水性化的方案，主要组分为水性环氧乳液、水 性环氧固化剂、防锈填料、颜料、功能填料等组成。目 前考虑到体系的稳定性，一般采用自乳化的环氧乳 液，其对使用温度、搅拌力度等相对不敏感，但目前看 来国内企业生产的树脂大部分有一定提升空间，一定 提升空间，譬如国内公司大多直接采购乳化剂，而非 自主研发，这样就受限于乳化剂品种、性能等，其合成 的环氧乳液往往在稳定性方面有所欠缺，譬如高温、 高剪切力等条件下易破乳，亦或者稳定性优良情况下，因大量乳化剂的使用，环氧漆膜耐腐蚀、耐水性等 较差;水性固化剂方面，目前各家涂料供应商差别非 常大，但从防腐角度考虑，水溶性非常优异、反应活性 较低的固化剂不适合用于水性集装箱涂料内面漆。 因亲水基团的引入，在同等条件下水性涂料防腐性能 没有溶剂型的好，因此需要防锈填料进行补强，但防 锈填料的选择需要重点考虑该填料在水相中的电离 度、pH 等参数。
( 2) 水性丙烯酸环氧内面漆。该体系一般选用 特种丙烯酸树脂作为主体树脂，再引入液体环氧进行 杂化。除此以外，为保证体系的防腐性能，防锈填料 的补强作用需要特别重点考虑。另外，体系的初期耐 水性也需要特殊技术进行加强。该配方体系的优势 为成本相对较低，但考虑防腐的因素，目前占市场 80%以上份额的主流涂料供应商，没有选择该体系。
1. 3 水性中间漆
水性中间漆主要的配方体系有: 水性环氧中间 漆、水性丙烯环氧中间漆、水性丙烯酸中间漆3 种。 水性环氧中间漆、水性丙烯酸环氧中间漆配方设 计思路与水性内面漆类似。 水性丙烯酸中间漆的主体树脂为高相对分子质 量的丙烯酸乳液，众所周知，丙烯酸乳液在防腐涂料 中一般用于面漆，其本身的防腐性能较环氧乳液差距 较大，为达到或等同于可交联的环氧乳液的防腐等 级，丙烯酸中间漆的重要的设计要点为提高防腐性 能，防腐填料、防腐助剂等用量相对都较高。但因丙 烯酸乳液与环氧乳液成本差异巨大，该配方体系的成 本优势明显，但随着国产环氧乳液性能的提升，成本 优势有降低的趋势。
1. 4 丙烯酸面漆
水性丙烯酸面漆因丙烯酸乳液单体的不同，主要 分为纯丙乳液、硅丙乳液和苯丙乳液。 水性丙烯酸面漆主要是赋予漆膜优良的外观、较 高的耐候性及耐水性等性能。
从上述 3 种乳液单体 看，硅丙乳液的耐候性、耐水性及耐沾污性都优于其 他 2 种乳液，但因硅烷等引入，成本较高; 相对而言， 纯丙乳液的性能和成本较均衡，目前应用多; 苯丙 乳液耐候性稍差，但成本优势明显。 丙烯酸面漆除乳液组分外，颜料也是重要的组分 之一。从环保角度看，目前使用的颜料都为无重金属 的产品，但部分颜料稳定存在对 pH 有一定的要求，因此配方设计时需对各个颜料pH 需求进行确认并处理。 丙烯酸面漆的初期耐水性为目前箱厂重点考虑 的性能之一，在配方设计阶段，成膜助剂的选择、功能 填料的使用等为重点考虑因素。