水性环氧防腐涂料的施工应用探讨

摘要：介绍了水性环氧防腐涂料的种类、组成、性能特点，对水性环氧防腐涂料的成膜特性及涂装环境要求进行了详细分析，指出了该类涂料应用时应采取的不同于传统溶剂型环氧涂料的必要措施。关键词：水性环氧，防腐涂料一、水性环氧防腐涂料主要类别和品种近年来，我国各涂料研究机构及生产厂家已研制出一些水性环氧防腐涂料，部分产品已得到了实际应用，根据所采用的环氧树脂和固化剂种类的不同，乳化机理也不一样，目前商品化的水性环氧防腐涂料主要有以下两类：①、Ⅰ型，自乳化型：制漆时使用的环氧树脂和固化剂都不呈乳液状态。该类水性环氧防腐涂料由低分子量液体环氧树脂(环氧当量为190左右)和水性环氧固化剂为基料，使用时，固化剂必需既是交联剂又是乳化剂，这类固化剂以多胺为基础，在其分子中引入表面活性的链段，使其成为两性分子，从而具有很强的乳化作用。使用时，将两组份混合搅拌即可乳化。Ⅰ型水性环氧防腐涂料典型配方组成见表一：表一组份A组份B1、EPON828环氧树脂环氧当量188-1922、活性环氧稀释剂（例如叔碳酸缩水甘油酯类）3、防锈颜料或着色颜料及填料4、消泡剂、流平剂、防沉剂、防霉剂、防闪锈剂等5、通常需加入冰醋酸以延长混合使用期6、水水溶剂胺类固化剂（例如WH-1000等）②、Ⅱ型，乳化型：制漆时使用环氧树脂乳液该型水性环氧防腐涂料由环氧树脂制成的水乳液和水溶性或水乳性胺固化剂为基料，水性环氧固化剂与环氧树脂乳液具有较好的相容性，它不要求具有乳化作用。该型产品通常含有少量有机溶剂作为成膜助剂（一般不超过6%）。由于水性环氧涂料的涂膜是由环氧树脂和固化剂交联反应而生成的网状结构，所以涂膜具较好防腐蚀性、耐化学品性及机械性能。Ⅱ型水性环氧防腐涂料典型配方组成见表二：表二组份A组份B1、水性环氧树脂乳液2、防锈颜料或着色颜料及填料3、消泡剂、流平剂、防沉剂、防霉剂、防闪锈剂、增稠剂等4、成膜助剂5、水水溶性胺固化剂或水乳性胺固化剂另外，根据所采用的防锈颜料及涂料功能的不同，目前市场上商品化的水性环氧防腐涂料有水性环氧富锌底漆、水性环氧云铁防锈漆、水性环氧铁红防锈漆、水性环氧磷酸锌防锈漆、水性环氧三聚磷酸铝防锈漆、水性环氧防腐面漆等等。二、水性环氧防腐涂料的成膜机理和施工环境要求与溶剂型环氧涂料相比，成膜过程对水性环氧涂料的性能起着更加关键的作用，这是因为：①水性环氧涂料的成膜过程需要额外的两个步骤，即水分蒸发和漆基聚结；②水的蒸发热（蒸发所需能量）比一般溶剂都高；③湿漆膜中水分与钢材长时间接触有引起闪锈的危险。所以施工时的温度、相对湿度和通风的控制显得更加重要。1、温度要求：由于水性环氧防腐涂料中环氧基和胺固化剂上的活泼氢反应受温度限制（这一点类同溶剂型环氧涂料），而该反应在10℃下很缓慢，一般5℃下基本不反应（有些酚醛胺类固化剂在0-5℃时也能与环氧树脂进行反应，即所谓低温型环氧漆），这决定了底材温度不能低于5℃，最好在10℃以上。由于乳液含水，低温会破乳和结冻，导致涂料或涂膜失效。和溶剂型产品不同的是：由于水的蒸发热（蒸发所需能量）比一般溶剂都高，而且空气中含有水份，造成以下因素对漆膜中水份的挥发比溶剂挥发影响更大：A、底材温度和涂装环境露点的差距：底材温度比露点越高，水份蒸发越快，据一些乳液生产厂家和一些从事该方面研究的技术人员介绍，如果底材温度高于露点5℃以上是最佳。当然，根据露点表，除了专用喷涂室涂装和烘烤固化，一般自然环境有时能达到，但在湿热地区如中国南方、沿海及雨季并不易达到。如果漆膜中的水份不能及时挥发，而漆膜反应固化程度加深，而后水份继续逸出会留下孔隙，对防腐底漆来说外观变化不明显，但对面漆来说对外观有影响，主要表现在光泽会下降，所以，面漆对环境的要求比底漆高。由于很多涂装时并未采用露点管理方式，所以涂料生产厂家给出推荐温度和湿度范围，如果推荐的是要求底材温度5℃以上并高于露点3℃以上时，则涂装环境空气相对湿度应不高于80%；如果要达到底材温度在10℃以上并高于露点5℃以上，则涂装环境空气相对湿度应不高于70%。B、底材温度低温时，对于溶剂型产品可通过选用挥发快的溶剂来解决溶剂挥发速度问题，但对水性环氧防腐涂料来说，没有有效的解决其挥发速度下降问题的措施。C、空气湿度高湿度空气中水份含量高，对水性漆膜中水份逸出漆膜到空气中的速度比溶剂从溶剂漆中逸出的速度影响更大。D、空气流动状况空气流动越快，水蒸发越快，这对溶剂型和水性产品是相同的。因此，从理论上讲，水性环氧防腐涂料应该比溶剂型产品要求更高的涂装环境条件，主要表现如下：类别溶剂型环氧防腐底漆水性环氧防腐底漆底材温度与露点只在涂装时要求底材温度高于露点3℃以上，因为主要防止底材表面结露影响附着和防止封闭水汽在漆膜里面。从涂装时至涂膜干燥过程中，底材温度宜高于露点5℃以上底材温度采用低温固化剂0℃以上也能反应，当然最好5℃以上，必须5℃以上，最好10℃以上三、水性环氧防腐涂料施工时应注意事项。1、涂装环境条件的控制当在密闭不通风的环境内施工水性环氧防腐涂料时，由于涂料中水份的挥发，很快会增加空气的湿度，露点值相应升高，底材温度不能满足高于露点3-5℃以上这一条件，甚至和露点温度持平，此时，涂料中的水份将无法逸出，甚至空气中的水份反而在漆面凝结成水珠。就会出现涂层不干或即使干燥后涂层成膜质量不佳、涂层表面有水渍、闪锈等不良现象。所以，虽然从安全方面来说，采用水性漆时，通风不足也不会导致出现爆炸事故，但从涂料成膜要求及保证涂层性能方面来讲，通风和降湿是必不可少的。而且通风量要足以使涂装环境内底材温度高于露点3-5℃以上，这甚至比采用溶剂型漆时要求的通风条件更高。因而，密闭场所必须采用强制通风措施，如果有降低设施则更佳，而且在涂装过程中应不断检测空气温度、空气相对湿度、底材表面温度，通过露点表查出空气露点，和底材温度比对，保证底材温度高于露点温度3-5℃以上。如不能满足这一条件，应进一步加强通风或暂时停止涂装作业。2、涂料配制与混合使用期水性环氧涂料特别是Ⅰ型水性环氧涂料，两组份在混合前必须分别搅拌均匀，同时两组份混合后必须使用机械搅拌器搅拌至少5分钟以保证充分乳化和混合均匀。配制和施工水性环氧防腐涂料的用具（包括搅拌器、容器、刷子、辊筒、无空气喷泵等等）必须和溶剂型产品的用具完全分开，接触过溶剂型涂料的用具在接触水性环氧涂料前，必须先用溶剂清洗干净，然后再用水性环氧涂料专用的清洗剂再进行清洗，确保没有油性物质存在。通常水性环氧防腐涂料的混合后使用期比普通溶剂型环氧防腐涂料要短，第一类环氧涂料的混合后使用寿命为1.5-3 小时，第二类环氧涂料为2-6 小时，大多数情况下这些时间足够施工了。但施工时应引起注意，应在标明的使用期内用完所混合的涂料，超出使用期后即使无明显异常，也不应再使用。3、闪锈的防止闪锈是水性防腐涂料施工极易出现的问题。虽然水性环氧防腐底漆中通常会加入防闪锈剂，但目前市场出售的防蚀剂如大量添加都会在某种程度上降低涂料的防腐蚀性能。施工中出现闪锈通常都因以下原因引起：①涂装时及涂膜干燥过程中，环境条件不能满足上述要求，水份不能及时挥发，长时间与钢底材接触导致闪锈产生。②涂膜厚度不均匀，涂层露底、漏涂或厚度过低。4、单道膜厚的控制与覆涂间隔单道膜厚超过一定限度，一方面给漆膜中水分的快速挥发带来不利；另一方面，由于水份挥发而发生漆膜收缩，可能导致干燥后的涂膜有细裂纹存在，所以，对于Ⅰ型水性环氧防腐涂料，单道干膜厚不宜超过100-120微米；对于Ⅱ型水性环氧防腐涂料，单道干膜厚不宜超过60-80微米。水性环氧防腐涂料覆涂于干燥不良的溶剂型涂层或溶剂型涂料覆涂于干燥不良的水性环氧涂层上时，易产生层间附着不良乃至剥离现象，必须引起注意。5、施工方式通常水性环氧防腐涂料均可以采用无空气喷涂、辊涂及刷涂方式施工，但无论是从涂层质量还是效率上来说，无空气喷涂应是首选。涂于钢底材上的第一道涂层不宜采用辊涂方式施工，因为不易获得均匀的涂膜，露底及漏涂处、涂膜过薄处易出现闪锈现象。由于水性涂料很容易从尖锐边角流开形成“边角效应”，为保护边角免遭腐蚀，需磨平边角，在尖锐边角，铆钉和跳焊部位的施工需额外仔细，最好额外用刷子先条涂一遍。注：1、什么是露点？露点是湿空气中水分凝结的温度。因为湿空气的饱和蒸汽压和温度相关。但温度降低时，水蒸气的饱和蒸汽压值也会降低。随温度的降低，挡水蒸气的饱和蒸汽压降低至该条件下湿空气的水蒸气分压力时，水蒸气处于蒸发和凝聚平衡状态，此时的温度，就是该湿空气的露点。温度继续降低，则该湿空气中就会出现水的凝结，即结露。2、不同温湿度情况下的露点表：气温（℃）相对温湿度下的露点（℃）50%55%60%65%70%75%80%85%90%5－4.1－2.9－1.8－0.90.00.91.82.73.66－3.2－2.1－1.0－0.10.91.82.83.74.57－2.4－1.3－0.20.81.82.83.74.65.58－1.6－0.40.81.82.83.84.75.66.59－0.80.41.72.73.84.75.76.67.5100.11.32.63.74.75.76.77.68.4111.02.33.54.65.66.77.68.69.4121.93.24.55.66.67.78.69.610.4132.84.25.46.67.68.69.610.611.4143.75.16.47.58.69.610.611.512.4154.76.17.38.59.510.611.512.513.4165.67.08.39.510.511.612.513.514.4176.57.99.210.411.512.513.514.515.3187.48.810.211.412.413.514.515.416.3198.39.711.112.313.414.515.516.417.3209.310.712.013.314.415.416.417.418.32110.211.612.914.215.316.417.418.419.32211.112.513.815.216.317.418.419.420.32312.013.514.816.117.218.419.420.321.32412.914.415.717.018.219.320.321.322.32513.815.316.717.919.120.321.322.323.22614.816.217.618.820.121.222.323.324.22715.717.218.619.821.122.223.224.325.22816.618.119.520.822.023.224.225.226.22917.519.120.521.722.924.125.226.227.23018.420.021.422.723.925.126.227.228.2