表4 填料添加正交试验        %

试验编号	填料
	三聚磷酸铝	磷酸锌	石墨烯
1	1	3	0.3
2	1	5	0.5
3	1	8	1.0
4	3	3	0.5
5	3	5	1.0
6	3	8	0.3
7	5	3	1.0
8	5	5	0.3
9	5	8	0.5

表5 颜填料对涂层防腐性能影响

项目	试验编号
	1	2	3	4	5	6	7	8	9
耐冲击性/cm	50	50	40	50	40	40	40	40	40
弯曲性能/mm	1	1	2	1	2	2	2	2	2
附着力/MPa	13	11	5	12	4	8	5	6	7
耐50 g/L NaCl （常温，720 h）	无变化	无变化	起泡	无变化	起泡	起泡	起泡	无变化	起泡
耐50g/L H2SO4 （常温，360 h）	起泡	起泡	起泡	无变化	起泡	起泡	起泡	无变化	起泡
耐50g/L NaOH （常温，360 h）	无变化	无变化	起泡	无变化	起泡	无变化	起泡	无变化	起泡
耐盐雾（1 000 h)	无变化	无变化	起泡	无变化	起泡	无变化	起泡	无变化	起泡

  

制备水性涂料过程中需要添加较多种类的助剂来起到提高贮存稳定性、减少针孔缩孔的产生以及提高表观效果的作用，筛选出合理的水性涂料助剂十分重要。水性涂料常用助剂包括：分散剂、润湿剂、消泡剂、成膜助剂、增稠剂、杀菌剂等。本研究选用的分散剂是一种含颜料亲和基团的高分子量嵌段共聚物溶液，该款分散剂通过空间位阻稳定作用使得颜料解絮凝，添加量为A料质量的0.5%时可以得到理想效果。本研究的防沉触变剂选择的是气相SiO2，添加量为0.2% ~ 0.3%时，可以使涂料有一定的触变性，起到防沉和防流挂的作用。本文采用的杀菌剂是40%的BIT杀菌剂，可以起到长效杀菌防霉的作用。

2.3.1 消泡剂体系的选择

在涂料制备、生产及施工过程中，容易混入大量的气泡，会导致涂层表面出现缩孔或者针孔，影响到涂膜性能。水具有大的表面张力，更容易产生气泡并且难以消除，因此选择合适的消泡剂体系对于水性涂料来说十分重要。本研究选择市面上常见的3款不同类型的消泡剂进行对比试验，结果见表6。从试验可以看出，有机硅类消泡剂消泡效果最差。矿物油类消泡剂与体系相容性好，可以起到快速破泡的作用，但是对于消除微泡效果较差。聚合物类消泡剂消除气泡效果好，但是破泡速度慢，现场施工容易出现问题。综合考虑消泡效果和破泡速度两方面，本研究采用0.3t% 消泡剂B+0.5%消泡剂C作为消泡剂体系。

表6 消泡剂添加量对涂料体系的影响

消泡剂	添加量/%	消泡效果	涂膜效果
A（有机硅类）	0.1	破泡慢，大量气泡	表面大量针孔
	0.3	破泡慢，大量气泡	表面大量针孔
	0.5	破泡慢，大量气泡	缩孔
	0.7	破泡慢，微泡	缩孔严重
B（矿物油类）	0.1	破泡快，微泡	表面有针孔
	0.3	破泡快，微泡	表面有针孔
	0.5	破泡快，微泡	表面有针孔
	0.7	破泡快，微泡	表面有针孔和轻微缩孔
C（聚合物类）	0.1	破泡慢，微泡	表面有针孔
	0.3	破泡慢，少量微泡	表面有针孔
	0.5	破泡慢，无气泡	表面无针孔
	0.7	破泡慢，无气泡	缩孔严重

 

涂料成膜助剂可以降低树脂的最低成膜温度，从而有利于固化剂分子扩散，帮助最优化涂膜的性能。同时，成膜助剂的存在可以提高涂膜的开放时间，有利于防止痱子、针孔等问题，因此选择合适的成膜助剂对于水性涂料来说至关重要。水性环氧涂料常用的成膜助剂有：丙二醇甲醚、丙二醇苯醚、乙二醇丁醚等。本研究从试验效果和环保两方面考虑，选择丙二醇甲醚、丙二醇苯醚、乙二醇丁醚按照5%添加量进行性能测试，试验结果见表7。从表7可以看出，丙二醇甲醚挥发速度快，涂膜表干快，容易导致涂膜表观粗糙、附着力下降等问题。丙二醇苯醚沸点高，挥发慢，导致涂膜表干时间过长，会影响现场施工进度。添加乙二醇丁醚的涂膜表干时间适中，涂膜表观平滑且不影响涂层的附着力，因此本课题选择乙二醇丁醚作为成膜助剂。

表7 成膜助剂对涂层性能的影响

成膜助剂类型	沸点/℃	表干时间/min	涂膜外观	附着力/级
丙二醇甲醚	120	10	粗糙	2
丙二醇苯醚	243	100	平滑	1
乙二醇丁醚	151	40	平滑	1

本研究通过对水性环氧树脂乳液体系、固化剂体系、n（环氧基）∶n（活泼氢）、颜填料体系、助剂体系的筛选对比试验，得出双组分水性环氧涂料的基本配方。其中，分散剂、消泡剂、成膜助剂和防沉触变剂气相二氧化硅的选择和添加量的优化，使得涂层具有良好的表观和贮存稳定性。对防锈填料三聚磷酸铝、磷酸锌和石墨烯进行复配，赋予了涂层优良的防腐性能。