新型水性丙烯酸/环氧杂化乳液的制备及其在水性双组分金属防护涂料中的应用

　　随着汽车、工程机械、轨道交通等工业领域的快速发展，人们对健康、安全、环境的要求也逐渐提高，采用水性工业涂料取代溶剂型涂料产品，是目前工业防腐领域的一个发展趋势。目前，我国工业涂料的年产量约为200万t，其中可使用水性涂料来替换的达到100万t。按照涂料中树脂体系分类，水性工业涂料可分为水性醇酸、水性丙烯酸、水性聚氨酯、水性环氧等体系。其中，基于丙烯酸乳液的水性金属防腐涂料由于其干燥速度快、施工方便和良好的综合性能获得推广。以陶氏公司开发的MAINCOTE?系列丙烯酸乳液为代表，以该类防锈乳液制备的水性防腐涂料已成为水性丙烯酸防腐涂料的标杆产品。该类涂料既可用于底漆，也可用于中涂、面漆和底面合一涂料，具有优异的耐化学品性和良好的耐腐蚀性。实践证明，该类涂料可实现对金属底材优异的保护，既可用于工业防护，也适用于车间OEM流水线生产涂装的金属工件。然而，由于该类涂料属于单组分体系，涂层内树脂组分无交联，因此涂料的防腐性能仍需要进一步提升，如冷轧钢板上膜厚为60~70μm的涂层耐盐雾性仅约150 h。

　　另一方面，双组分水性环氧涂料体系对各类金属基材具有极高的附着力，具有优异的耐腐蚀性和耐化学品性，特别是涂层耐盐雾性较为优异（可达720 h），目前在工业防护领域中具有广泛的应用前景[8-10]。双组分水性环氧体系主要包括水性环氧乳液和水性环氧固化剂2个组分，目前已从“第一代环氧体系”发展到“第三代环氧体系”，第三代水性环氧涂料综合性能优异，基本达到了溶剂型环氧涂料的性能水平。然而，目前成熟的水性环氧体系产品在应用中存在一些缺点，归纳起来主要有以下方面：（1）现有双组分水性环氧体系仍需加入一定量的助溶剂，VOC含量仍较高；（2）现有环氧乳液的相对分子质量普遍较低，所得到的涂层性能存在缺陷；（3）现有涂料体系适用期一般在2~3 h，需要进一步延长，以提高施工的便利性。

　　丙烯酸乳液体系在具有较高相对分子质量的同时，乳液的VOC含量接近于0，因此可以考虑将丙烯酸乳液体系和双组分水性环氧体系的优点结合起来，制备水性丙烯酸/环氧杂化乳液，既可以保持环氧体系优异的防腐性能和耐化学品性，同时具有丙烯酸乳液体系低VOC的特性。本文首先用丙烯酸酯单体和乳化剂预乳化环氧树脂，以乳液聚合的工艺制备了水性丙烯酸/环氧杂化乳液，研究了乳化剂种类和用量、功能单体的用量、乳液pH等参数对乳液性能的影响。在此基础上，使用所制备杂化乳液配制双组分水性环氧涂料，对涂层性能进行测试。