水性涂料体系配方设计对“湿碰湿”涂装配套性的影响

Influence of Formulation Design of Waterborne Paint System on the Compatibility of“Wet-on-wet”Coating

姚 煌，王荣芳，梁丰文，谢 唯，许奕祥，许昭展，李国军，欧阳思铭

摘要：

介绍了一套防护性能优异的水性双组分环氧底漆和水性双组分聚氨酯面漆的复合涂料体系，探讨了底漆环氧树脂、胺类固化剂、底漆颜基比（P/B）、面漆羟丙树脂、异氰酸酯固化剂以及环保助溶剂对“湿碰湿”涂装配套性和复合涂膜外观及性能的影响。结果表明：底漆甲组分选用表干时间和硬度较好的DB4253水性环氧树脂配合A和C的复合胺类固化剂乙组分作为主体成膜物，颜基比为2.0，m（甲 组 分）∶m（乙 组 分）=7∶1，干 膜 厚 度 控 制 在（55±5）μm；水 性 羟 基 丙 烯 酸 树 脂 为Antkote®2033，HDI 固化剂为DNW-5500/Aquolin®280（质量比2∶1）和复配助溶剂 DPnB/PGDA（质量比1∶1）组成的面漆体系，能够满足大型机械设备“湿碰湿”配套涂装的工艺和性能要求。

关键词：

双组分；水性；环氧底漆；聚氨酯面漆；“湿碰湿”

参考文献

规范

著录格式：

YAO H,WANG R F,LIANG F W,et al. Influence of formulation design of waterborne paint system on the compatibility of“Wet-on-wet” coating[J]. Paint & Coatings Industry,2022, 52(12):  44-52. 

“湿碰湿”涂装是指在上道漆膜未完全干透的情况下就进行下道涂料的喷涂，然后进行一次烘烤完成工件的涂装工艺，此工艺取消了底漆打磨工序，合并了底漆与面漆烘干工序，可以减少设备投入、场地面积，减少辅料与人员投入、能源消耗，从而降低生产成本。

在工程机械涂装中较为常见且成熟的“湿碰湿”涂装工艺为双组分聚氨酯底漆与双组分聚氨酯面漆的配合，聚氨酯底漆虽然具有较好的施工性，但价格较高，防腐蚀性能一般，相比较下，环氧底漆具有更优异的防腐性能且价格便宜，然而，由于异氰酸酯固化剂具有很高的反应活性，可以与胺、醇、水等发生亲核反应，在“湿碰湿”涂装过程，环氧底漆的胺类固化剂与聚氨酯面漆的异氰酸酯固化剂优先发生反应，加上国内工程机械实际施工环境复杂，在实际应用中常出现面漆咬底、失光和防护性能下降等问题，导致工程机械行业采用“湿碰湿”涂装的防护性能得不到稳定的保证。因此，如何控制底漆的表干速度和合理的配方是成功使用环氧“湿碰湿”聚氨酯涂装的关键。与此同时，水性环氧“湿碰湿”水性聚氨酯涂装体系由于VOC的要求，不能通过溶剂的调整来控制底漆的表干速度，相比溶剂型环氧“湿碰湿”聚氨酯涂装体系更难在工程机械进行“湿碰湿”涂装应用。

本文介绍一套防护性能优异的水性双组分环氧底漆配套水性双组分聚氨酯面漆的防护涂料体系，涂料体系施工性能满足“湿碰湿”的涂装配套工艺要求，复合涂层的物化性能达到大型机械设备的技术要求。

1 实验部分

1.1 主要原料及仪器

水性羟基丙烯酸树脂。。异氰酸酯固化剂。DesmodurN3390：上海源禾化工有限公司；Aquolin®268、Aquolin®280：万华化学集团股份有限公司；DNW-5500：广州佳孚诚贸易有限公司。

1.2 水性涂料的制备

1.2.1水性双组分环氧底漆

按照表1配方，将去离子水和有机膨润土加入搅拌槽中，转速800~1000r/min条件下使有机膨润土活化，然后调节转速到500~800r/min，加入润湿分散剂和部分消泡剂，分散均匀后，依次添加磷酸锌、硫酸钡、三聚磷酸铝、氧化铁红和云母粉等颜料、填料，再添加防霉杀菌剂，最后添加剩余的消泡剂，搅拌均匀后移至砂磨机进行研磨，研磨速度控制在3000~4000r/min之间，研磨时间控制在0.5~1h，直至浆料的细度≤25μm，即可制得水性防锈底漆色浆。

表1 防锈底漆色浆的配方

在500~800r/min的搅拌速度下，按照表2配方依次加入水性环氧树脂、助溶剂（DPM）、水性防锈底漆色浆、润湿剂、流平剂、消泡剂、增稠剂、防闪蚀助剂和去离子水，混合搅拌均匀即为水性双组分环氧底漆甲组分。

在500~800r/min的搅拌速度下，按照配方量加入水性环氧固化剂A、固化剂C，助溶剂和去离子水，混合搅拌均匀即为水性环氧防腐蚀底漆的乙组分。

在涂装前，甲、乙组分按照质量比7∶1混合，并用适量的去离子水稀释至施工黏度，即得水性双组分环氧底漆。

表2 水性双组分环氧底漆的配方

1.2.2水性双组分聚氨酯面漆

按照表3配方，将去离子水和润湿分散剂加入搅拌槽中，转速500~800r/min条件下使润湿分散剂均匀分散，然后添加钛白粉，最后添加消泡剂，搅拌均匀后移至砂磨机研磨，研磨速度3000~4000r/min之间，研磨时间0.5~1h，直至浆料的细度≤10μm，即得水性面漆色浆。

按照配方将水性羟基丙烯酸....