水性集装箱底架漆的研制

　　集装箱作为国际物流运输的主要工具，在国际物流运输中有着不可取代的地位。集装箱普遍采用钢结构材料，在运输过程中要经得起各种严酷环境的侵蚀，尤其要不断经历陆地到海洋，甚至南极到北极之间的交替循环。因此，对集装箱涂料有严格的要求(性能方面要求通过美国的 KTA 认证)，即要求涂膜具有良好的物理机械性能、防腐性能和装饰性能等，具有耐多种环境变化的能力。由于集装箱运输货物的种类繁多，对于涉及医药、食品等货物的运输，还需要符合食品和药物管理局(FDA)规定，并取得相应证书。
　　目前，集装箱制造业蓬勃发展，我国拥有以中集、太平、新华昌和东方国际四大制箱集团为主的近 60 个集装箱厂，年生成能力达到 600 万 TEU(20 英尺标准集装箱)。2007 年，我国集装箱生产量达到峰值，为 375 万 TEU，约占世界集装箱总量的 95%，集装箱涂料用量为 38 万 t，由此产生 15 万 t 的溶剂排放。因此，环保型集装箱涂料的开发已经迫在眉睫。
　　1 实验
　　1. 1 主要原料和仪器
　　纯丙乳液 A、丙二醇苯醚(PPh)，美国陶氏化学公司;苯丙乳液 B、苯丙乳液 C，巴德富实业有限公司;800 目滑石粉，广州智盛矿业;铁黑，广州帝成贸易有限公司;磷酸锌，德国 Heubach GmbH;PAST-1 防锈颜料，陕西安康世茂生物科技有限公司;三聚磷酸铝，广州市润展化工有限公司;气相二氧化硅 E，德国德固赛化工股份有限公司;成膜助剂醇酯12、二丙二醇甲醚(DPM)，伊士曼化学;润湿分散剂，德谦化学;消泡剂，迪高化学;防闪锈剂，美国 Raybo 公司;JT-368D 环氧富锌底漆，广州集泰化工有限公司。
　　1. 2 水性集装箱底架漆的制备
　　按表 1 配方中的量，依次加入去离子水、润湿剂、分散剂、一半消泡剂，低速(800 r/min)分散 2 min，再加入膨润土、铁黑、部分滑石粉、防锈颜料、防闪锈剂，高速(5 000 r/min)研磨约30 min，直到细度达40 m以下，制得黑色浆料。
　　2 结果与讨论
　　2. 1 成膜基料的优化选择
　　成膜基料对涂料防腐性能的影响最大，乳液的粒径分布影响涂膜的致密性能，乳液中含有的乳化剂影响涂膜的耐水性能和耐盐雾性能，乳液的玻璃化温度会影响涂膜的成膜性能和硬度、柔韧性等物理性能。因此，应尽量选择粒径较小、乳化剂含量较少的乳液作为成膜基料。本文选择 3 种不同的乳液作为成膜基料进行实验。
　　2. 2 防锈颜料对涂料性能的影响
　　2. 2. 1 颜填料种类与用量的选择
　　本实验的目的是考察防锈颜填料对涂料基本性能的影响，并确定一种最佳防锈颜料及其用量。主要考察的防锈颜填料为磷酸锌、三聚磷酸铝、PAST-1 防锈颜料，试验结果见表 5。由表 5 可知，采用磷酸锌、三聚磷酸铝和 PAST-1 作为防锈颜料时，涂膜的耐盐雾性能较好。但采用三聚磷酸铝作为防锈颜料时，涂料的贮存稳定性能较差，在 30 d 后涂料严重沉降，并生成硬块。原因是三聚磷酸铝水解性能较强，在体系中的稳定性能较差，导致涂料的稳定性能较差。磷酸锌和 PAST-1作为防锈颜料都有良好的防锈性能。
　　2. 2. 2 颜填料体积浓度(PVC)对涂膜性能的影响
　　颜填料体积浓度(PVC)对涂膜的基本性能会产生较大的影响，它是考察涂膜性能的重要物理参数。PVC主要决定颜填料在基料中的分布状态与连续性能，从而影响涂膜的致密性与孔隙率，这些因素显著地影响涂膜的附着力、柔韧性、耐冲击性、耐水性和耐盐雾性等综合性能。
　　2. 3 气相二氧化硅对涂膜防流挂性能的影响
　　水性集装箱底架漆一次性施工厚度要求达到干膜80 m，交叉喷涂处漆膜厚度可能达到干膜 200 m，因此，要求涂料具有良好的防流挂性能。本文以德国德固赛某型号气相二氧化硅 E 为防流挂助剂，考察了不同气相二氧化硅用量对涂料综合性能的影响。
　　3 结论
　　(1) 选择苯丙乳液 B 与苯丙乳液 C 按质量比 1 2复配作为成膜基料，选用 PAST-1 作为体系的防锈颜料且添加量为 10%，涂膜具有良好的防腐性能;选用气相二氧化硅 E 作为防流挂助剂，且添加量为 0.6%时，涂膜具有良好的防流挂性能;以用量为 0.4%的聚醚硅氧烷浓缩型消泡剂 H 作为体系的消泡剂，选用 PPh 和DPM 复配作为成膜助剂，制备的涂膜针孔最少。
　　(2) 涂层的防腐性能随体系 PVC 的增加出现先增加后降低的趋势，当体系 PVC 为 30%时，体系具有良好的防腐性能。按以上优化工艺制备的环保水性集装箱底架漆性价比高，耐盐雾试验 800 h 无起泡、无生锈，50 C 贮存 30 d 无异常，具有良好的施工性能，涂膜综合性能优于企业标准。