水性涂料以水為溶劑，可以根據(jù)需要調(diào)節(jié)施工黏度，其以施工方便、容易控制厚度及損耗低等特點而成為集裝箱涂料的發(fā)展趨勢和研究重點。最近幾年來，國內(nèi)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發(fā)需解決
防腐性能
生產(chǎn)線施工性能
涂料成本偏高
三個技術(shù)難題等問題。目前，能夠完全滿足生產(chǎn)線要求的三涂層全水性集裝箱涂料的廠家還沒有。
防腐性能
集裝箱涂料的防腐性能主要是由涂料中的樹脂決定的。水性集裝箱涂料的防腐性能要達(dá)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(dǎo)致涂膜性能有所差異。
溶劑型環(huán)氧樹脂涂料成膜機理：環(huán)氧樹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(yīng)，在分子之間進(jìn)行，因而固化反應(yīng)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)氧樹脂涂料成膜機理：大部分水分蒸發(fā)后，環(huán)氧樹脂乳膠粒子相互接觸，形成緊密堆積的結(jié)構(gòu)，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)，分散相粒子開始凝結(jié)，形成緊密的六邊形結(jié)構(gòu)；同時固化劑分子擴散到分散相粒子的界面及其內(nèi)部發(fā)生固化反應(yīng)，樹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(jié)成膜。固化反應(yīng)進(jìn)行的不完全，不能形成均勻一致的涂膜，導(dǎo)致防腐性能與溶劑型有所差異。
水性環(huán)氧樹脂涂料固化是否充分主要取決于以下兩個因素
(1)環(huán)氧樹脂分散相粒子的粒徑
在相同的情況下，環(huán)氧樹脂分散相的粒徑小時，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間擴散到整個環(huán)氧樹脂分散相粒子，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，粒子表面的固化劑濃度相對較高，導(dǎo)致表面快速因化，隨著固化反應(yīng)的進(jìn)行，環(huán)氧樹脂分散相的表觀黏度不斷增大，玻璃化溫度也會逐漸提高，固化劑分子向環(huán)氧樹脂粒子內(nèi)擴散速度逐漸變慢，環(huán)氧樹脂粒子內(nèi)來不及固化而致使涂膜固化不完全。
(2)固化劑與環(huán)氧樹脂的相容
提高固化劑與環(huán)氧樹脂的相容性，固化劑越容易向環(huán)氧樹脂粒子內(nèi)部擴散，越有利于固化反應(yīng)的進(jìn)行，提高體系的穩(wěn)定性。
最近幾年水性環(huán)氧樹脂產(chǎn)品日益成熟，國內(nèi)外已經(jīng)有很多公司等都已經(jīng)開發(fā)出粒徑為納米級的水性環(huán)氧樹脂；同時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(chǔ)，通過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，集裝箱量大幅提高，生產(chǎn)效率也快速提高，生產(chǎn)節(jié)奏最快的生產(chǎn)線達(dá)到3min的節(jié)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足如此快的生產(chǎn)節(jié)奏成為制約水性集裝箱涂料發(fā)展的第二個難題。
國內(nèi)生產(chǎn)節(jié)奏最快的某條生產(chǎn)線的工位、生產(chǎn)工藝現(xiàn)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)線節(jié)奏 | 3-6min | 全天候施工 |
| 預(yù)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 | 不開裂 |
| 裝配（銘牌、密封膠、貼標(biāo)） | 干燥好、無開裂、無針孔 | |
| 箱底瀝青漆 | 烘烤后30min進(jìn)行貼標(biāo) | 干燥快、層間附著力好、順利貼標(biāo)、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、無針孔 |
要求研究單位所研究的水性涂料有一個較寬的施工窗口，盡可能地在實驗室內(nèi)充分模擬現(xiàn)場的環(huán)境條件、施工條件、干燥條件，以減少箱廠的壓力。
水性集裝箱涂料要在不改變現(xiàn)有溶劑型生產(chǎn)線效率的情況下進(jìn)行高壓無氣噴涂施工，三道涂層一道烘烤，要求干燥速度快，涂層附著力好，耐水性能好，無流掛、開裂、針孔等涂膜弊病。上述要求為水性集裝葙涂料的施工帶來了前所未有的挑戰(zhàn)。
涂料施工的技術(shù)難點及解決辦法
| 施工技術(shù)難點 | 生產(chǎn)工藝要求 |
| 施工技術(shù)難點 | 盡可能提高涂料的干燥速度 |
高壓無氣噴涂，濕碰濕的施工工藝，三道涂層一道烘烤 | 調(diào)整涂料至合適的施工黏度 |
| 快速達(dá)到要求的附著力 | 選擇合適的水性樹脂 |
| 快速達(dá)到好的耐水性能 | 選擇耐水好的水性樹脂、助劑 |
要求涂膜外觀平整，無流掛開裂、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(fù)進(jìn)行預(yù)涂，局部干膜厚200um | 調(diào)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(diào)整樹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(yīng)的溶劑型涂料，在集裝箱制造業(yè)競爭十分激烈的今天，說服箱廠與箱主拿出更多的資金為環(huán)保買單是十分困難的，所以降低成本是水性集裝箱涂料規(guī)模應(yīng)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)水性樹脂、防銹顏料、水性助劑，國內(nèi)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(nèi)專業(yè)的研究機構(gòu)少、基礎(chǔ)弱、技術(shù)人員流動快、技術(shù)交流少等因素導(dǎo)致。這些原料大量依賴國外進(jìn)口產(chǎn)品，國內(nèi)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方面入手：
(1)加強與專業(yè)研究機構(gòu)、企業(yè)的聯(lián)合，自主開發(fā)低成本的水性樹脂、助劑。
(2)穩(wěn)定一支科研隊伍，按照科研程序進(jìn)行嚴(yán)謹(jǐn)?shù)?、科學(xué)的、系統(tǒng)的試驗。
(3)加強技術(shù)交流，加強與同行業(yè)之間的交流，及時了解國內(nèi)外信息。
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