水性集装箱涂料开发的三个技术难点

    2.水性集装箱涂料的技术难点和应对措施

    2.1防腐性能

    集装箱涂料的防腐性能主要是由涂料中的树脂

    决定的。水性集装箱涂料的防腐性能要达到与溶剂型相同的防腐性能,在技术上存在一定的困难,因为水性涂料与溶剂型涂料在成膜机理上的不同导致涂膜性能有所差异。溶剂型环氧树脂涂料成膜机理：环氧树脂和固化剂以分子形式溶解在有机溶剂中,形成的体系是均相的,固化反应在分子之间进行,因而固化反应进行得比较完全,能够形成均相的、致密的涂膜,防腐性能突出。水性环氧树脂涂料成膜机理：大部分水分蒸发后,环氧树脂乳胶粒子相互接触,形成紧密堆积的结构,残余的水分和固化剂分子则处在分散相粒子的间隙；水分进一步蒸发,分散相粒子开始凝结,形成紧密的六边形结构；同时固化剂分子扩散到分散相粒子的界面及其内部发生固化反应,树脂的玻璃化温度逐渐提高,扩散速度变慢,粒子之间很难凝结成膜。固化反应进行的不完全,不能形成均匀致密的涂膜,导致防腐性能与溶剂型有所差异。水性环氧树脂涂料固化是否充分主要取决于以下两个因素：

    （1）环氧树脂分散相粒子的粒径。在相同的情况下,环氧树脂分散相的粒径较小时,粒子表面的固化剂浓度较为适中,表面固化速度较慢,固化剂分子有足够的时间扩散到整个环氧树脂分散相粒子,使之固化完全,因而可以形成均匀、完全固化的涂膜。反之,分散相粒子尺寸较大时,粒子表面的固化剂浓度相对较高,导致表面快速固化,随着固化反应的进行,环氧树脂分散相的表观黏度不断增大,玻璃化温度也会逐渐提高,固化剂分子向环氧树脂粒子内部扩散速度逐渐变慢,环氧树脂粒子内部来不及固化而致使涂膜固化不完全。

    （2）固化剂与环氧树脂的相容性。提高固化剂与环氧树脂的相容性,固化剂越容易向环氧树脂微粒内部扩散,越有利于固化反应的进行,提高体系的稳定性。

    **近几年水性环氧树脂产品日益成熟,国内外已经有很多公司如陶氏、氰特、翰森、安邦等都已经开发出粒径为纳米级的水性环氧树脂；同时与之配套的相容性好的水性环氧固化剂产品也走向成熟。这些为研究集装箱用水性涂料提供了基础,通过合理使用这些成熟的产品,使水性环氧防腐涂料与溶剂型的环氧防腐涂料性能已经非常接近,基本可以满足集装箱的防腐要求。

    2.2施工性能

    **近几年由于全世界海运事业的高速发展,使得集装箱的需求快速增长,集装箱产量大幅提高,生产效率也快速提高,生产节奏**快的生产线达到3min的节奏,使水性集装箱涂料在施工上更增加了难度。众所周知,水性涂料在低温高湿等环境下干燥与固化速度非常慢,如何使水性涂料全天候地满足如此快的生产节奏成为制约水性集装箱涂料发展的第二个难题。水性集装箱涂料的研究单位希望能够不断到生产线进行施工性能测试,但集装箱生产厂家由于考虑到生产效率问题,希望研究单位到现场施工测试的次数尽可能少,以免影响到正常生产。因此需要妥善解决这一矛盾,要求研究单位所研究的水性涂料有一个较宽的施工窗口,尽可能地在实验室内充分模拟现场的环境条件、施工条件、干燥条件,以减少箱厂的压力。国内生产节奏**快的某条生产线的工位、生产工艺现状、对水性集装箱涂料的要求见表1。