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水性涂料存在贮存稳定性差，胶乳与颜填料发生酸碱反应而导致破乳、絮凝，涂层耐介质性能差等一系列问题 ，因此水性防腐蚀涂料的技术难度较大，导致水性防腐蚀涂料工业化水平较低。本研究以自制环氧改性丙烯酸酯乳胶 作为成膜物质，通过外加碱以及相容稳定剂等助剂，调节乳胶与颜填料之间的相容性，以及涂料的贮存稳定性，并通过优化防腐蚀颜填料以及ＰＶＣ，制备出贮存稳定性能好、耐介质性能优异水性防腐蚀涂料。
１ 实验部分
１. １ 主要原材料
环氧改性丙烯酸酯乳胶（ＡＯＷ－３０１，环氧树脂含量３０％）：工业级，扬州市伊丽特高分子材料科技有限公司；ＳＮ－５０４０ 分散剂：工业级，普诺科；９８１ 杀菌剂：工业级，华夏助剂；ＰＥ－１００ 润湿剂、滑石粉（１ ２５０目）：工业级，友昌化工；ＡＭＰ－９５ 多功能助剂：工业级，晗泰化工；ＦＡＬ－１７９ 防闪锈剂：工业级，海名斯；３０６ 相容稳定剂、增稠剂（３１１６）、流平剂（３３２２）：工业级，海川化工；有机硅消泡剂（ＡＹ－ＮＸＺ）：工业级，南京爱雅；消泡剂（ＣＦ－５５５）：工业级，海川化工；消泡剂（ＢＹＫ－０２５）：工业级，毕克化学；成膜助剂（ＣＳ－１２）：工业级，江苏瑞泰化工；防冻保湿剂乙二醇：工业级，宝辉化工；ＮａＯＨ：工业级，天津鹏坤化工；铁红１９０、磷酸锌（４５％）、三聚磷酸铝（ＡＰＺ－９９）：工业级，上海诺诚化工；增稠剂（ＲＭ－８Ｗ）、流平剂（ＲＭ－２０２０）：冠志化工；金红石型二氧化钛（１ ２５０目）、硅灰石（１ ２５０目）、硫酸钡（１ ２５０目）：工业级，玄远化工；云母粉（８００ 目）：工业级，雄鹿化工；羟乙基纤维素：工业级，科莱恩。
１. ２ 底漆、面漆配方及制备工艺
１. ２ 底漆、面漆配方及制备工艺
表１ 为水性防腐蚀底漆的配方。
底漆制备工艺：
（１） 在搅拌釜中取配方量的水，加入杀菌剂，４００ ｒ／ ｍｉｎ搅拌均匀；然后将配方量的分散剂、润湿剂、羟乙基纤维素、消泡剂、成膜助剂、部分乙二醇、多功能助剂加入到上述分散液中，然后４００ ｒ／ ｍｉｎ 搅拌２０ ｍｉｎ，得均匀分散液。
（２）在上述分散液中边搅拌边加入氧化铁红、磷酸锌、云母粉等防腐蚀颜填料， 将分散速率调至１ ５００ ｒ／ ｍｉｎ，分散１５ ～２０ ｍｉｎ，加入ＮａＯＨ 调节浆料的ｐＨ 至６～７，研磨至细度小于４５ μｍ。
（３） 在搅拌釜中加入研磨好的防腐浆料，在３００ ｒ／ ｍｉｎ低速搅拌下，缓慢加入ＡＯＷ－３０１ 水性乳胶、流平剂、增稠剂以及其他助剂，搅拌均匀，过滤包装。
表２ 为水性防腐蚀面漆配方。
表２ 为水性防腐蚀面漆配方。
面漆制备工艺：
（１） 在搅拌釜中取配方量的水，加入杀菌剂，４００ ｒ／ ｍｉｎ搅拌均匀；然后将配方量的分散剂、润湿剂、消泡剂、成膜助剂、乙二醇，多功能助剂加到上述分散液中，然后４００ ｒ／ ｍｉｎ 搅拌２０ ｍｉｎ，得均匀分散液。
（２）在上述分散液中边搅拌边加入二氧化钛、云母粉、滑石粉等填料，将分散速率调至１ ５００ ｒ／ ｍｉｎ，分散１５～２０ ｍｉｎ，然后研磨至细度小于３０ μｍ。
（３） 在搅拌釜中加入研磨好的防腐浆料， 在３００ ｒ／ ｍｉｎ低速搅拌下，缓慢加入ＡＯＷ－３０１ 水性乳胶、流平剂、增稠剂以及其他助剂，搅拌均匀，过滤包装。
（３） 在搅拌釜中加入研磨好的防腐浆料， 在３００ ｒ／ ｍｉｎ低速搅拌下，缓慢加入ＡＯＷ－３０１ 水性乳胶、流平剂、增稠剂以及其他助剂，搅拌均匀，过滤包装。
１. ３ 性能测试及表征
柔韧性按照ＧＢ／ Ｔ １７３１—１９９３ 测试；耐冲击性按照ＧＢ／ Ｔ １７３２—１９９３ 测试； 铅笔硬度按照ＧＢ／ Ｔ６７３９—１９９６ 测试；附着力按照ＧＢ／ Ｔ １７２０—１９７９ 测试；耐水性按照ＧＢ／ Ｔ １７３３—１９９３ 甲法测试；耐盐水性按照ＧＢ／ Ｔ １０８３４—１９８９ 测试；耐酸碱性按照ＧＢ／Ｔ ９２７４—１９８８ 测试；耐盐雾性按照ＧＢ／ Ｔ １７７１—２００７色漆和清漆耐中性盐雾性能的测定规定进行测试。
２ 结果与讨论
２ 结果与讨论
２. １ 成膜物质的选择
本实验选用环氧改性丙烯酸酯乳胶（ＡＯＷ－３０１）作为成膜物质。环氧树脂自身具有优异的粘附性、防腐蚀性、耐化学品性以及热稳定性 ，但环氧树脂存在耐候性较差、易黄变的缺点。丙烯酸树脂有着良好的保光保色性、户外耐久性、耐化学品性以及物理机械性能 ，但在实际应用中存在附着力和耐水性差，耐溶剂性、耐热性不佳等缺点。而用环氧树脂改性丙烯酸树脂可以弥补各自的不足，有效地集两者的优点于一体。因此，环氧改性丙烯酸酯乳胶是制备水性防腐涂料的理想成膜物质。
２. ２ ｐＨ 对涂料稳定性能的影响
在水性涂料制备过程中由于浆料与乳胶发生酸碱中和反应，会导致乳液出现快速破乳、发黏或者硬化等现象。本研究体系的浆料呈较强的酸性，这是浆料中的一些颜填料在制备过程中吸附酸性物质的结果。因此制备浆料时必须用ＮａＯＨ 先将浆料调到中性，否则会影响涂料各组分粒子分散状态，进而影响涂料的黏度及稳定性［７］ 。表３ 为ＮａＯＨ 添加量（以占整个涂料体系的质量分数计）对涂料稳定性能的影响。由表３ 可见，在一定范围内，随着ＮａＯＨ 用量的增加涂料的稳定性逐渐增加。
２. ３ 防腐蚀颜填料对涂层防腐蚀性能的影响
本研究选用氧化铁红、磷酸锌以及改性三聚磷酸铝作为主要的防腐蚀颜填料，配合片状填料云母粉、硅灰石、滑石粉等。氧化铁红具有优越的耐光、耐高温、耐碱和耐大气影响等性能。磷酸锌以及改性三聚磷酸铝防腐蚀机理比较复杂，一般认为它们水解出的离子可以与Ｆｅ２＋反应，在金属表面形成致密的氧化层［８］ ，从而阻断了腐蚀介质对金属的腐蚀路径。云母粉、硅灰石等片状惰性填料主要起到物理屏蔽的作用，它们本身具备良好的防腐蚀性能，物理化学稳定性，填充于涂层中后片状填料可以层叠在一起，形成较为致密的结构，阻碍了腐蚀介质在涂层中的穿透，可以提高涂层的防腐蚀性能，是防腐蚀涂层阻碍腐蚀介质最初的屏障。
表４ 为防腐蚀颜填料对涂层耐介质性能的影响，其中：涂层Ａ 为添加氧化铁红、磷酸锌、三聚磷酸铝；涂层Ｂ为添加与Ａ 相同量的滑石粉、硫酸钡等填料。
表４ 为防腐蚀颜填料对涂层耐介质性能的影响，其中：涂层Ａ 为添加氧化铁红、磷酸锌、三聚磷酸铝；涂层Ｂ为添加与Ａ 相同量的滑石粉、硫酸钡等填料。
表４ 防腐蚀颜填料对涂层耐介质性能的影响
结果表明，涂层中添加氧化铁红、磷酸锌、三聚磷酸铝等防腐颜填料可以大大提高涂层的耐介质性能；仅仅通过简单的物理屏蔽作用，无法获得优异的耐介质性能，物理屏蔽与化学防腐相结合才是最佳手段。
２. ４ 颜料体积浓度（ ＰＶＣ） 对涂层防腐蚀性能的影响
２. ４ 颜料体积浓度（ ＰＶＣ） 对涂层防腐蚀性能的影响
图１ 是涂层孔隙率及涂层密度随ＰＶＣ 的变化曲线。其中，涂层孔隙率＝［（实际密度－理论密度） ／ 实际密度］×１００％。
由图１ 可知， ＰＶＣ 对涂膜的致密性影响很大，当ＰＶＣ 大于ＣＰＶＣ 时涂膜的致密性显著下降。实验还研究了ＰＶＣ 对涂层耐介质性能的影响，见表５。
从表５ 可以看出，当ＰＶＣ 小于ＣＰＶＣ 时，随ＰＶＣ的增加涂层的耐碱性逐渐提高，但是当ＰＶＣ 大于ＣＰＶＣ 后，随着ＰＶＣ 的增加，涂层的耐碱性显著降低。结果表明，当ＰＶＣ 为３８. ４％ ～４４. ３％时，涂层的耐碱性能较为优异。
２. ５ 相容剂对涂料贮存稳定性的影响
本研究通过添加相容剂（３０６）的方法有效解决了体系的贮存稳定性问题。相容稳定剂是一类能够有效改善乳胶漆长期贮存后出现的凝胶稠化现象，同时具备显著的抗浮色发花功能，具有良好的可生物降解性的环保型助剂，它通过平衡乳胶粒的两亲性能，来改善乳液与成膜助剂之间的相容性，同时可以改善强碱性填料造成的破乳倾向。表６ 列出了３０６ 相容稳定剂对涂料贮存稳定性的影响。
表６ ３０６ 相容稳定剂对涂料贮存稳定性的影响
表６ 结果表明，少量的相容稳定剂就可以很好地解决水性防腐涂料的贮存稳定性问题。
３ 底面配套防腐蚀涂层综合性能
以１２０ ｍｍ×５０ ｍｍ×０. ３ ｍｍ 的马口铁板为基材，表面处理按照ＧＢ／ Ｔ ９２７４—１９８８ 规定进行，在处理后的马口铁上喷涂２ 道底漆，喷涂间隔为１ ｄ，制备干膜厚度为８０ μｍ 的底涂层，间隔１ ｄ 再喷涂１ 道面漆，然后在温度（２３±２） ℃、相对湿度６０％条件下，干燥１６８ ｈ，制得总干膜厚为１２０ μｍ 的底面配套的防腐蚀涂层，测试结果见表７。
４ 结 语
以水性环氧改性丙烯酸酯乳胶为成膜物质，配以防腐蚀颜填料及其功能助剂制备出长期贮存稳定、涂膜机械力学性能及耐介质性能优异的水性防腐蚀涂料。当ＰＶＣ 在３８. ４％～４４. ３％时，涂层具有最优异的耐碱性。涂料以水为分散介质，具有产品环保、生产安全、施工清洁等特点。涂料的主要技术指标已经达到或超过同类溶剂型涂料的质量指标，是一种具有推广应用前景的水性防腐涂料。
