2024-12-23 09:23:28

水性涂料以水为溶剂，可以根据需要调节施工黏度，其以施工方便、容易控制厚度及损耗低等特点而成为集装箱涂料的发展趋势和研究重点。最近几年来，国内很多公司在进行集装箱涂料水性化的研究。目前主要的难题是，集装箱的生产速度不断提高，这无疑为集装箱涂料的水性化增加了难度。水性集装箱涂料的开发需解决

防腐性能

生产线施工性能

涂料成本偏高

三个技术难题等问题。目前，能够完全满足生产线要求的三涂层全水性集装箱涂料的厂家还没有。

• 防腐性能

集装箱涂料的防腐性能主要是由涂料中的树脂决定的。水性集装箱涂料的防腐性能要达到与溶剂型相同的防腐性能，在技术上存在一定的困难，因为水性涂料与溶剂型涂料在成膜机理上的不同导致涂膜性能有所差异。

溶剂型环氧树脂涂料成膜机理：环氧树脂和固化剂以分子形式溶解在有机溶剂中，形成的体系是均相的固化反应，在分子之间进行，因而固化反应进行得比较完全，能够形成均相的、致密的涂膜，防腐性能突出。

水性环氧树脂涂料成膜机理：大部分水分蒸发后，环氧树脂乳胶粒子相互接触，形成紧密堆积的结构，残余的水分和固化剂分子则处在分散相粒子的间隙；水分进一步蒸发，分散相粒子开始凝结，形成紧密的六边形结构；同时固化剂分子扩散到分散相粒子的界面及其内部发生固化反应，树脂的玻璃化温度逐渐提高，扩散速度变慢，粒子之间很难凝结成膜。固化反应进行的不完全，不能形成均匀一致的涂膜，导致防腐性能与溶剂型有所差异。

水性环氧树脂涂料固化是否充分主要取决于以下两个因素

(1)环氧树脂分散相粒子的粒径

在相同的情况下，环氧树脂分散相的粒径小时，粒子表面的固化剂浓度较为适中，表面固化速度较慢，固化剂分子有足够的时间扩散到整个环氧树脂分散相粒子，使之固化完全，因而可以形成均匀、完全固化的涂膜。反之，分散相粒子尺寸较大时，粒子表面的固化剂浓度相对较高，导致表面快速因化，随着固化反应的进行，环氧树脂分散相的表观黏度不断增大，玻璃化温度也会逐渐提高，固化剂分子向环氧树脂粒子内扩散速度逐渐变慢，环氧树脂粒子内来不及固化而致使涂膜固化不完全。

(2)固化剂与环氧树脂的相容

提高固化剂与环氧树脂的相容性，固化剂越容易向环氧树脂粒子内部扩散，越有利于固化反应的进行，提高体系的稳定性。

最近几年水性环氧树脂产品日益成熟，国内外已经有很多公司等都已经开发出粒径为纳米级的水性环氧树脂；同时与之配的相容性好的水性环氧固化剂产品也走向成熟。这些为研究集装箱用水性涂料提供了基础，通过合理使用这些成熟的产品，使水性环氧涂料与溶剂型的环氧防腐涂料性能已经非常接近，基本可以满足集装箱的防腐要求。

• 施工性能

最近几年由于全世界海运事业的高速发展，使得集装箱的需求快速增长，集装箱量大幅提高，生产效率也快速提高，生产节奏最快的生产线达到3min的节奏。

使水性集装箱涂料在施工上更增加了难度。众所周知，水性涂料在低温环境下干燥与固化速度非常慢，如何使水性涂料全天候地满足如此快的生产节奏成为制约水性集装箱涂料发展的第二个难题。

国内生产节奏最快的某条生产线的工位、生产工艺现状、对水性集装葙涂料的要求

工位	工艺要求	对涂料的要求
生产线节奏	3-6min	全天候施工
预涂底漆	10-40s	雾化好、不堵枪、干燥快
底漆喷涂		雾化好、不堵枪、干燥快
流平、烘干	室温流平、无烘干
外面漆喷涂		雾化好、不堵枪
流平		流平好
烘干	60-80C	不起泡、不流挂
强制冷却	15-20min	不开裂
装配（铭牌、密封胶、贴标）		干燥好、无开裂、无针孔
箱底沥青漆	烘烤后30min进行贴标	干燥快、层间附着力好、顺利贴标、涂膜不撕裂
水密封试验	烘烤约60min进行耐水试验	耐水性好、不起泡、无针孔

要求研究单位所研究的水性涂料有一个较宽的施工窗口，尽可能地在实验室内充分模拟现场的环境条件、施工条件、干燥条件，以减少箱厂的压力。

水性集装箱涂料要在不改变现有溶剂型生产线效率的情况下进行高压无气喷涂施工，三道涂层一道烘烤，要求干燥速度快，涂层附着力好，耐水性能好，无流挂、开裂、针孔等涂膜弊病。上述要求为水性集裝葙涂料的施工带来了前所未有的挑战。

涂料施工的技术难点及解决办法

施工技术难点	生产工艺要求
施工技术难点	尽可能提高涂料的干燥速度
高压无气喷涂，湿碰湿的施工工艺，三道涂层一道烘烤	调整涂料至合适的施工黏度
快速达到要求的附着力	选择合适的水性树脂
快速达到好的耐水性能	选择耐水好的水性树脂、助剂
要求涂膜外观平整，无流挂开裂、针孔等弊病	合适的触变性与流平性的平衡
由于边角部位反复进行预涂，局部干膜厚200um	调整涂料至合适的触变性
双组分水性环氧涂料的适用期不小于4h	调整树脂与固化剂的适用期

• 成本难题

水性集装箱涂料的成本始终高于相应的溶剂型涂料，在集装箱制造业竞争十分激烈的今天，说服箱厂与箱主拿出更多的资金为环保买单是十分困难的，所以降低成本是水性集装箱涂料规模应用的必由之路。水性集装箱涂料降低成本主要是自主研发水性树脂、防锈颜料、水性助剂，国内在这方面的研究起步较晚，产品性能与国外公司仍有一定差距。主要是由于国内专业的研究机构少、基础弱、技术人员流动快、技术交流少等因素导致。这些原料大量依赖国外进口产品，国内缺乏自主创新。水性集装箱涂料成本的降低可以从以下几个方面入手：

(1)加强与专业研究机构、企业的联合，自主开发低成本的水性树脂、助剂。

(2)稳定一支科研队伍，按照科研程序进行严谨的、科学的、系统的试验。

(3)加强技术交流，加强与同行业之间的交流，及时了解国内外信息。

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