本文介紹了兩種新型水性固化劑的性能評(píng)估，一種基于CNSL和一種非CNSL 類(lèi)型，用于幾種低VOC水性底漆體系。通過(guò)在Q-FOG循環(huán)腐蝕鹽霧箱中對(duì)水性環(huán)氧底漆進(jìn)行ASTM B117鹽霧測(cè)試，評(píng)估兩種新型水性固化劑的防腐性能。
第一代CNSL- WB-A（改性多胺型水性固化劑）和WB-B（CNSL改性多胺型水性固化劑）兩種新型水性固化劑的典型性能基水性固化劑簡(jiǎn)稱(chēng) WB-C 和市售水性固化劑簡(jiǎn)稱(chēng) COM（一種配制的多胺加合物型水性固化劑）列于表 1以供比較。
在本研究中，使用了五種固體環(huán)氧樹(shù)脂分散樹(shù)脂，分別稱(chēng)為 Resin 1、Resin 2、Resin 3、Resin 4 和 Resin 5。它們的典型特性如表2所示。
水性底漆系統(tǒng)通過(guò)空氣噴涂應(yīng)用于不同類(lèi)型的基材。在室溫 (RT) 固化 7 天或在 60°C 烘箱中烘烤 1 到 2 小時(shí)后，進(jìn)行鹽霧試驗(yàn) (ASTM B117)。
優(yōu)異的長(zhǎng)期防腐保護(hù)是水性環(huán)氧底漆體系和中涂體系所需的關(guān)鍵性能；然而，這也是最具挑戰(zhàn)性的實(shí)現(xiàn)。在這項(xiàng)研究中，對(duì)新開(kāi)發(fā)的 WB-A 和 WB-B 固化劑進(jìn)行了評(píng)估，以評(píng)估它們?cè)陂L(zhǎng)時(shí)間鹽霧暴露后的防腐性能。在一定的鹽霧試驗(yàn)間隔后檢查不同的性能方面，例如現(xiàn)場(chǎng)生銹或起泡，以及沿劃線(xiàn)的蠕變，并在鹽霧試驗(yàn) 800 小時(shí)后對(duì)測(cè)試面板進(jìn)行濕附著力測(cè)試。
在表3中，分別列出了基于 WB-A、WB-B 和 WB-C 固化劑的三種低 VOC 水性底漆體系 MC #1、MC #2 和 MC #3 的配方。為進(jìn)行比較，所有三種底漆系統(tǒng)均采用相同的固體環(huán)氧樹(shù)脂分散體（樹(shù)脂 3）、相似的固含量（約 57%）、相當(dāng)?shù)念伭象w積濃度（PVC 從 27% 到 30%）以及使用相同的 1.25化學(xué)計(jì)量比?？梢钥闯觯@些水性底漆系統(tǒng)的 VOC 值低于 75 g/L。
在直接金屬 (DTM) 底漆中評(píng)估了 MC #1、MC #2 和 MC #3 配方的防腐性能。這些底漆系統(tǒng)直接空氣噴涂到各種未經(jīng)預(yù)處理的金屬基材上，例如 SA 2.5 噴砂鋼板、冷軋鋼板 (CRS)、鍍鋅鋼板、鋁合金 AA 2024 T3 面板和不銹鋼面板。這些水性底漆涂層面板使用了兩種固化條件：7 天 RT 固化或在 60°C 烘箱中烘烤 1 到 2 小時(shí)。固化后水性底漆膜的最終干膜厚度 (DFT) 約為 55 至 80 μm。在將測(cè)試面板放入Q-FOG循環(huán)腐蝕鹽霧箱中進(jìn)行ASTM B117鹽霧測(cè)試試驗(yàn)之前，測(cè)試面板的背面和邊緣被貼上膠帶/涂層。
圖 7顯示了 MC #1、MC #2 和 MC #3 系統(tǒng)在鹽霧試驗(yàn)約 1000 小時(shí)后和使用 800 粒度砂紙去除表面銹跡后的面板圖像。將這些薄膜應(yīng)用在具有約 60 至 75 μm DFT 的 SA 2.5 噴砂鋼基材上?？梢钥闯?，WB-A系統(tǒng)的劃線(xiàn)附近僅形成了一些小氣泡，沿X形劃線(xiàn)，涂層對(duì)鋼基材仍有很好的附著力。與 WB-A 系統(tǒng)相比，WB-B 系統(tǒng)的水泡更小，但這可能是由于鹽霧試驗(yàn)時(shí)間減少了 200 小時(shí)。COM系統(tǒng)還表現(xiàn)出良好的防腐性能，薄膜表面形成的氣泡很少，但沿劃線(xiàn)觀(guān)察到一些蠕變。
作為這項(xiàng)研究的一部分，人們還可以注意到薄膜厚度對(duì)長(zhǎng)期防腐性能的顯著影響，尤其是在噴砂面板上。例如，MC #1 配方以 37 μm、50 μm、65 μm 和 100 μm 的各種 DFT 應(yīng)用于面板，然后暴露在鹽霧室中。鹽霧曝曬500 h后，DFT為37 μm的體系已經(jīng)出現(xiàn)嚴(yán)重的銹蝕和起泡，而其他三個(gè)體系仍有完整的薄膜；直到 1100 小時(shí)，具有 50 μm DFT 的系統(tǒng)在劃線(xiàn)處表現(xiàn)出比具有 65 μm DFT 的系統(tǒng)更密集的氣泡，但具有 100 μm DFT 的系統(tǒng)沒(méi)有顯示出氣泡。正如預(yù)期的那樣，更高的薄膜厚度可以為金屬基材提供更好和更長(zhǎng)的防腐保護(hù)。此外，本研究中的測(cè)試結(jié)果表明，與噴砂鋼板相比，水性底漆系統(tǒng)的膜厚對(duì)防腐性能的影響可能變得更加顯著。這可能是因?yàn)樗缘灼嵯到y(tǒng)傾向于滲透并沉淀在噴砂鋼板粗糙表面的底部縫隙中，這導(dǎo)致一些薄弱區(qū)域的膜厚度要低得多，從而開(kāi)始腐蝕。
圖 8 展示了 MC #1、MC #2 和 MC #3 系統(tǒng)在鹽霧試驗(yàn)約 1000 小時(shí)后和用 800 號(hào)砂紙去除表面銹漬后的面板圖像。這些水性底漆系統(tǒng)應(yīng)用于 CRS 面板上，其 DFT 約為 75 μm。對(duì)于所有三個(gè)系統(tǒng)，僅沿劃線(xiàn)觀(guān)察到起泡，但沿劃線(xiàn)的涂膜對(duì) CRS 基材的附著力并不出色；對(duì)于 MC #1、MC #2 和 MC #3 系統(tǒng)，一些底部蠕變的寬度分別為 3 mm、1.5 mm 和 3.5 mm。這些測(cè)試結(jié)果表明，新的水性底漆系統(tǒng)可以為 CRS 提供非常好的防腐蝕保護(hù)，但在長(zhǎng)期鹽霧暴露后，要在具有光滑表面輪廓的鋼基材上實(shí)現(xiàn)出色的附著力仍然是一項(xiàng)重大挑戰(zhàn)。
接下來(lái)，本研究評(píng)估了新型水性固化劑在一些工業(yè)涂料應(yīng)用中常用的各種金屬基材（包括鋁合金、不銹鋼和鍍鋅鋼）的抗腐蝕和附著力性能。一般來(lái)說(shuō)，很難實(shí)現(xiàn)良好的附著力，從而對(duì)這些基材提供長(zhǎng)期的防腐蝕保護(hù)，尤其是使用低 VOC 配方時(shí)。
圖 9分別顯示 2018 小時(shí)、1852 小時(shí)和 2018 小時(shí)鹽霧試驗(yàn)后 MC #1、MC #2 和 MC #3 系統(tǒng)在鋁合金 AA 2024 T3 基板上的面板圖像。（面板表面用 220 號(hào)砂紙打磨，然后用丙酮沖洗并用紙巾清潔。）可以看出 MC #1 和 MC #3 系統(tǒng)表現(xiàn)出出色的保護(hù)性能，僅沿劃線(xiàn)形成了一些非常小的氣泡鹽霧暴露 2018 小時(shí)后的線(xiàn)；MC #2 系統(tǒng)還表現(xiàn)出良好的抗腐蝕性能，在面板上經(jīng)過(guò) 1800 小時(shí)的鹽霧暴露后，沒(méi)有起泡和分層，盡管沿劃線(xiàn)形成了一些小泡。對(duì)暴露在鹽霧室中經(jīng)受離子和水連續(xù)攻擊800h以上的試驗(yàn)板（每塊板的右上側(cè)）測(cè)量濕附著力；因此，三種底漆體系在 AA 2024 T3 上觀(guān)察到的優(yōu)異濕劃格附著力表明具有優(yōu)異的長(zhǎng)期腐蝕保護(hù)。
圖10 顯示了 MC #1、MC #2 和 MC #3 系統(tǒng)在鹽霧試驗(yàn)約1000 小時(shí)后應(yīng)用于不銹鋼基材的面板圖像。三個(gè)系統(tǒng)均未觀(guān)察到起泡或分層。
此外，MC #1、MC #2 和 MC #3 系統(tǒng)也應(yīng)用于鍍鋅鋼基材上，這些基材只需用丙酮擦拭即可。圖11顯示這些系統(tǒng)在鹽霧試驗(yàn)約 1000 小時(shí)后的面板圖像：MC#1 系統(tǒng)沿劃線(xiàn)有 2 到 3 個(gè)大水泡和 6 到 8 大小的中等致密水泡；MC#2 系統(tǒng)沿劃線(xiàn)顯示兩個(gè)大水泡和一些大小為 8 的水泡；和 MC #3 系統(tǒng)從中心劃線(xiàn)到兩側(cè)形成更大和更密集的水泡。結(jié)果表明，與本研究中評(píng)估的其他基材相比，鍍鋅鋼板上形成的水泡在鹽霧測(cè)試時(shí)間相似的情況下要嚴(yán)重得多。盡管鍍鋅鋼是最具挑戰(zhàn)性的基材，但 MC #1 和 MC #3 系統(tǒng)仍然表現(xiàn)出相當(dāng)好的濕粘合性能，并且可能是配方設(shè)計(jì)師的不錯(cuò)選擇。
表 4總結(jié)了 MC #1 和 MC #2 底漆系統(tǒng)在四種類(lèi)型的金屬基材上的干式和濕式劃格附著力：未經(jīng)預(yù)處理的裸 CRS，磨光光潔度高，鍍鋅鋼用丙酮擦拭，AA 2024 T3 面板通過(guò) 220-grit 打磨砂紙，然后用丙酮沖洗和擦拭，不銹鋼沒(méi)有表面處理。干附著力值是在未暴露于鹽霧中的固化面板上獲得的，而濕附著力值是在暴露于鹽霧室超過(guò) 800 小時(shí)后在面板上測(cè)量的?？梢钥闯?，無(wú)論使用何種金屬基材，MC #1 和 MC #2 底漆系統(tǒng)都具有非常好的干附著力；暴露于鹽霧800 h以上后，MC#1和MC#2體系在鋁合金基材上的濕附著力仍然很好。在不銹鋼基板上，MC #1 系統(tǒng)仍保持優(yōu)異的濕附著力，而 MC #2 系統(tǒng)則略有下降至 3B。MC #1 和 MC #2 系統(tǒng)在裸 CRS 上仍然達(dá)到 3B 濕附著力。MC #1 和 MC #2 系統(tǒng)在鍍鋅鋼基材上的性能存在主要差異：MC #1 系統(tǒng)仍提供 4B 的良好濕附著力，但 MC#2 系統(tǒng)在長(zhǎng)時(shí)間鹽霧暴露后失去附著力。測(cè)試結(jié)果在表 4表明，這兩種新的水性樣品可以在各種金屬基材上提供出色的干濕粘合力，除了 MC #2 系統(tǒng)在鍍鋅鋼基材上的濕粘合力較差。新型水性樣品的優(yōu)異粘附性能可以進(jìn)一步有利于不同金屬基材的長(zhǎng)期腐蝕保護(hù)。
在本文中，對(duì)基于兩種新開(kāi)發(fā)的無(wú)溶劑水性固化劑的一系列低 VOC (<75 g/L) 高性能水性底漆配方在直接用于金屬的應(yīng)用中進(jìn)行了評(píng)估。結(jié)果證實(shí)，新的水性底漆系統(tǒng)在鹽霧暴露 800 小時(shí)后，在各種金屬基材上表現(xiàn)出出色的干濕附著力，從而產(chǎn)生了出色的防腐蝕保護(hù)。
與本文關(guān)聯(lián)的產(chǎn)品:
