水性环氧涂料固化机理及涂膜性能调控

谢吉星

（山东齐鲁漆业有限公司，山东 聊城 252000）

摘 要：水性环氧涂料作为环境友好型涂料，其固化过程涉及环氧基团开环反应、氢键作用及水分挥发等复杂机制。固化 剂类型、配比、温度和湿度等因素显著影响固化速率与涂膜性能。实验表明，胺类固化剂与环氧树脂摩尔比在1：1时，涂膜综合 性能最优；固化温度从20℃提升至60℃，固化时间缩短 65％，但过高温度导致涂膜脆性增加；相对湿度控制在50％ ～70％范围 内，涂膜附着力和耐水性达到最佳平衡。通过优化固化体系组成、调控固化工艺参数，可有效改善涂膜的机械强度、柔韧性、耐 腐蚀性和耐候性，为水性环氧涂料的工业应用提供理论依据和技术指导。 

关键词：水性环氧涂料；固化机理；涂膜性能；工艺调控；环氧树脂

０ 引言

随着环保法规变得日益严格以及可持续发展理念逐渐普及，传统溶剂型涂料因为挥发性有机化合物（VOCS）排放问题承受着巨大压力。水性环氧涂料把水当作分散介质，其 VOCS含量得到显著降低，同时还兼具环氧树脂优良的附着力、耐化学性和机械性能，正成为涂料行业转型的重要选择。不过由于水分被引入，其固化反应过程变得更为复杂，水分挥发速度、固化剂类型以及环境条件等多重因素相互影响，共同决定着涂膜的最终品质，所以深入研究水性环氧涂料的固化机制，掌握涂膜性能调控方法，对其应用范围拓展和产品质量提升兼具重要理论与实践意义。

１ 实验设计

１.１ 实验原料

水性环氧树脂选用双酚A型环氧树脂乳液E－51WE（环氧值0.48～0.52ｍOL／100ｇ，固含量60％，蓝星新材料无锡树脂有限公司）。固化剂为改性脂肪胺WH－3218（胺值280～320ｍｇKOH／ｇ，固含量 55％，武汉双键化工有限公司）。助剂包括消泡剂BYK－011、分散剂 Disperbyk－190（德国毕克化学）、流平剂DC－57（美国陶氏化学）。颜填料采用钛白粉R－996（杜邦）、纳米二氧化硅 Ａ380（德国赢创）、云母氧化铁 MIO－3000（河北灵寿矿产）、磷酸锌 Ｈeucophos－zpa（德国海格颜料）。紫外吸收剂UV－326和光稳定剂 HALS－770购自巴斯夫公司。基材为 Ｑ235冷轧钢板（150ｍｍ×100ｍｍ×2ｍｍ），表面经打磨、除油、磷化处理。

１.２ 水性环氧涂料的制备

水性环氧涂料采用分步混合法制备，将水性环氧树脂 Ｅ－51ＷＥ置于高速分散机中，转速1200r／min下依次加入分散剂 Disperbyk－190、消泡剂BYK－011，分散15min。按配方比例加入钛白粉、滑石粉、纳米二氧化硅等颜填料，提高转速至 2500r／min分散研磨45ｍｉｎ，使颜填料粒径达 20～30μｍ。降速至800ｒ／min，加入流平剂DC－57、成膜助剂 Ｔexanol及去离子水，调节黏度至80～100ku（25℃）。基料静置消泡2h后，按环氧树脂与固化剂摩尔比 １∶１加入固化剂 ＷＨ－3218，低速搅拌10min混合均匀，得双组分水性环氧涂料，适用期 4～6ｈ（25℃），采用刮涂法将涂料施工于预处理Ｑ235钢 板 表 面，湿膜厚度150～200μｍ，干膜厚度80～120μｍ。

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