2024-12-23 09:23:28

水性涂料以水為溶劑，可以根據需要調節施工黏度，其以施工方便、容易控制厚度及損耗低等特點(diǎn)而成為集裝箱涂料的發(fā)展趨勢和研究重點(diǎn)。最近幾年來(lái)，國內很多公司在進(jìn)行集裝箱涂料水性化的研究。目前主要的難題是，集裝箱的生產(chǎn)速度不斷提高，這無(wú)疑為集裝箱涂料的水性化增加了難度。水性集裝箱涂料的開(kāi)發(fā)需解決

防腐性能

生產(chǎn)線(xiàn)施工性能

涂料成本偏高

三個(gè)技術(shù)難題等問(wèn)題。目前，能夠完全滿(mǎn)足生產(chǎn)線(xiàn)要求的三涂層全水性集裝箱涂料的廠(chǎng)家還沒(méi)有。

• 防腐性能

集裝箱涂料的防腐性能主要是由涂料中的樹(shù)脂決定的。水性集裝箱涂料的防腐性能要達到與溶劑型相同的防腐性能，在技術(shù)上存在一定的困難，因為水性涂料與溶劑型涂料在成膜機理上的不同導致涂膜性能有所差異。

溶劑型環(huán)氧樹(shù)脂涂料成膜機理：環(huán)氧樹(shù)脂和固化劑以分子形式溶解在有機溶劑中，形成的體系是均相的固化反應，在分子之間進(jìn)行，因而固化反應進(jìn)行得比較完全，能夠形成均相的、致密的涂膜，防腐性能突出。

水性環(huán)氧樹(shù)脂涂料成膜機理：大部分水分蒸發(fā)后，環(huán)氧樹(shù)脂乳膠粒子相互接觸，形成緊密堆積的結構，殘余的水分和固化劑分子則處在分散相粒子的間隙；水分進(jìn)一步蒸發(fā)，分散相粒子開(kāi)始凝結，形成緊密的六邊形結構；同時(shí)固化劑分子擴散到分散相粒子的界面及其內部發(fā)生固化反應，樹(shù)脂的玻璃化溫度逐漸提高，擴散速度變慢，粒子之間很難凝結成膜。固化反應進(jìn)行的不完全，不能形成均勻一致的涂膜，導致防腐性能與溶劑型有所差異。

水性環(huán)氧樹(shù)脂涂料固化是否充分主要取決于以下兩個(gè)因素

(1)環(huán)氧樹(shù)脂分散相粒子的粒徑

在相同的情況下，環(huán)氧樹(shù)脂分散相的粒徑小時(shí)，粒子表面的固化劑濃度較為適中，表面固化速度較慢，固化劑分子有足夠的時(shí)間擴散到整個(gè)環(huán)氧樹(shù)脂分散相粒子，使之固化完全，因而可以形成均勻、完全固化的涂膜。反之，分散相粒子尺寸較大時(shí)，粒子表面的固化劑濃度相對較高，導致表面快速因化，隨著(zhù)固化反應的進(jìn)行，環(huán)氧樹(shù)脂分散相的表觀(guān)黏度不斷增大，玻璃化溫度也會(huì )逐漸提高，固化劑分子向環(huán)氧樹(shù)脂粒子內擴散速度逐漸變慢，環(huán)氧樹(shù)脂粒子內來(lái)不及固化而致使涂膜固化不完全。

(2)固化劑與環(huán)氧樹(shù)脂的相容

提高固化劑與環(huán)氧樹(shù)脂的相容性，固化劑越容易向環(huán)氧樹(shù)脂粒子內部擴散，越有利于固化反應的進(jìn)行，提高體系的穩定性。

最近幾年水性環(huán)氧樹(shù)脂產(chǎn)品日益成熟，國內外已經(jīng)有很多公司等都已經(jīng)開(kāi)發(fā)出粒徑為納米級的水性環(huán)氧樹(shù)脂；同時(shí)與之配的相容性好的水性環(huán)氧固化劑產(chǎn)品也走向成熟。這些為研究集裝箱用水性涂料提供了基礎，通過(guò)合理使用這些成熟的產(chǎn)品，使水性環(huán)氧涂料與溶劑型的環(huán)氧防腐涂料性能已經(jīng)非常接近，基本可以滿(mǎn)足集裝箱的防腐要求。

• 施工性能

最近幾年由于全世界海運事業(yè)的高速發(fā)展，使得集裝箱的需求快速增長(cháng)，集裝箱量大幅提高，生產(chǎn)效率也快速提高，生產(chǎn)節奏最快的生產(chǎn)線(xiàn)達到3min的節奏。

使水性集裝箱涂料在施工上更增加了難度。眾所周知，水性涂料在低溫環(huán)境下干燥與固化速度非常慢，如何使水性涂料全天候地滿(mǎn)足如此快的生產(chǎn)節奏成為制約水性集裝箱涂料發(fā)展的第二個(gè)難題。

國內生產(chǎn)節奏最快的某條生產(chǎn)線(xiàn)的工位、生產(chǎn)工藝現狀、對水性集裝葙涂料的要求

工位	工藝要求	對涂料的要求
生產(chǎn)線(xiàn)節奏	3-6min	全天候施工
預涂底漆	10-40s	霧化好、不堵槍、干燥快
底漆噴涂		霧化好、不堵槍、干燥快
流平、烘干	室溫流平、無(wú)烘干
外面漆噴涂		霧化好、不堵槍
流平		流平好
烘干	60-80C	不起泡、不流掛
強制冷卻	15-20min	不開(kāi)裂
裝配（銘牌、密封膠、貼標）		干燥好、無(wú)開(kāi)裂、無(wú)針孔
箱底瀝青漆	烘烤后30min進(jìn)行貼標	干燥快、層間附著(zhù)力好、順利貼標、涂膜不撕裂
水密封試驗	烘烤約60min進(jìn)行耐水試驗	耐水性好、不起泡、無(wú)針孔

要求研究單位所研究的水性涂料有一個(gè)較寬的施工窗口，盡可能地在實(shí)驗室內充分模擬現場(chǎng)的環(huán)境條件、施工條件、干燥條件，以減少箱廠(chǎng)的壓力。

水性集裝箱涂料要在不改變現有溶劑型生產(chǎn)線(xiàn)效率的情況下進(jìn)行高壓無(wú)氣噴涂施工，三道涂層一道烘烤，要求干燥速度快，涂層附著(zhù)力好，耐水性能好，無(wú)流掛、開(kāi)裂、針孔等涂膜弊病。上述要求為水性集裝葙涂料的施工帶來(lái)了前所未有的挑戰。

涂料施工的技術(shù)難點(diǎn)及解決辦法

施工技術(shù)難點(diǎn)	生產(chǎn)工藝要求
施工技術(shù)難點(diǎn)	盡可能提高涂料的干燥速度
高壓無(wú)氣噴涂，濕碰濕的施工工藝，三道涂層一道烘烤	調整涂料至合適的施工黏度
快速達到要求的附著(zhù)力	選擇合適的水性樹(shù)脂
快速達到好的耐水性能	選擇耐水好的水性樹(shù)脂、助劑
要求涂膜外觀(guān)平整，無(wú)流掛開(kāi)裂、針孔等弊病	合適的觸變性與流平性的平衡
由于邊角部位反復進(jìn)行預涂，局部干膜厚200um	調整涂料至合適的觸變性
雙組分水性環(huán)氧涂料的適用期不小于4h	調整樹(shù)脂與固化劑的適用期

• 成本難題

水性集裝箱涂料的成本始終高于相應的溶劑型涂料，在集裝箱制造業(yè)競爭十分激烈的今天，說(shuō)服箱廠(chǎng)與箱主拿出更多的資金為環(huán)保買(mǎi)單是十分困難的，所以降低成本是水性集裝箱涂料規模應用的必由之路。水性集裝箱涂料降低成本主要是自主研發(fā)水性樹(shù)脂、防銹顏料、水性助劑，國內在這方面的研究起步較晚，產(chǎn)品性能與國外公司仍有一定差距。主要是由于國內專(zhuān)業(yè)的研究機構少、基礎弱、技術(shù)人員流動(dòng)快、技術(shù)交流少等因素導致。這些原料大量依賴(lài)國外進(jìn)口產(chǎn)品，國內缺乏自主創(chuàng )新。水性集裝箱涂料成本的降低可以從以下幾個(gè)方面入手：

(1)加強與專(zhuān)業(yè)研究機構、企業(yè)的聯(lián)合，自主開(kāi)發(fā)低成本的水性樹(shù)脂、助劑。

(2)穩定一支科研隊伍，按照科研程序進(jìn)行嚴謹的、科學(xué)的、系統的試驗。

(3)加強技術(shù)交流，加強與同行業(yè)之間的交流，及時(shí)了解國內外信息。

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