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本文介紹了兩種新型水性固化劑的性能評估，一種基於CNSL和一種非CNSL 類型，用於幾種低VOC水性底漆體係。通過在Q-FOG循環腐蝕鹽霧箱中對水性環氧底漆進行ASTM B117鹽霧測試，評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稱 WB-C 和市售水性固化劑簡稱 COM（一種配製的多胺加合物型水性固化劑）列於表 1以供比較。
在本研究中，使用了五種固體環氧樹脂分散樹脂，分別稱為 Resin 1、Resin 2、Resin 3、Resin 4 和 Resin 5。它們的典型特性如表2所示。
水性底漆係統通過空氣噴塗應用於不同類型的基材。在室溫 (RT) 固化 7 天或在 60°C 烘箱中烘烤 1 到 2 小時後，進行鹽霧試驗 (ASTM B117)。
優異的長期防腐保護是水性環氧底漆體係和中塗體係所需的關鍵性能；然而，這也是最具挑戰性的實現。在這項研究中，對新開發的 WB-A 和 WB-B 固化劑進行了評估，以評估它們在長時間鹽霧暴露後的防腐性能。在一定的鹽霧試驗間隔後檢查不同的性能方麵，例如現場生鏽或起泡，以及沿劃線的蠕變，並在鹽霧試驗 800 小時後對測試麵板進行濕附著力測試。
在表3中，分別列出了基於 WB-A、WB-B 和 WB-C 固化劑的三種低 VOC 水性底漆體係 MC #1、MC #2 和 MC #3 的配方。為進行比較，所有三種底漆係統均采用相同的固體環氧樹脂分散體（樹脂 3）、相似的固含量（約 57%）、相當的顏料體積濃度（PVC 從 27% 到 30%）以及使用相同的 1.25化學計量比。可以看出，這些水性底漆係統的 VOC 值低於 75 g/L。
在直接金屬 (DTM) 底漆中評估了 MC #1、MC #2 和 MC #3 配方的防腐性能。這些底漆係統直接空氣噴塗到各種未經預處理的金屬基材上，例如 SA 2.5 噴砂鋼板、冷軋鋼板 (CRS)、鍍鋅鋼板、鋁合金 AA 2024 T3 麵板和不鏽鋼麵板。這些水性底漆塗層麵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。固化後水性底漆膜的最終幹膜厚度 (DFT) 約為 55 至 80 μm。在將測試麵板放入Q-FOG循環腐蝕鹽霧箱中進行ASTM B117鹽霧測試試驗之前，測試麵板的背麵和邊緣被貼上膠帶/塗層。
圖 7顯示了 MC #1、MC #2 和 MC #3 係統在鹽霧試驗約 1000 小時後和使用 800 粒度砂紙去除表麵鏽跡後的麵板圖像。將這些薄膜應用在具有約 60 至 75 μm DFT 的 SA 2.5 噴砂鋼基材上。可以看出，WB-A係統的劃線附近僅形成了一些小氣泡，沿X形劃線，塗層對鋼基材仍有很好的附著力。與 WB-A 係統相比，WB-B 係統的水泡更小，但這可能是由於鹽霧試驗時間減少了 200 小時。COM係統還表現出良好的防腐性能，薄膜表麵形成的氣泡很少，但沿劃線觀察到一些蠕變。
作為這項研究的一部分，人們還可以注意到薄膜厚度對長期防腐性能的顯著影響，尤其是在噴砂麵板上。例如，MC #1 配方以 37 μm、50 μm、65 μm 和 100 μm 的各種 DFT 應用於麵板，然後暴露在鹽霧室中。鹽霧曝曬500 h後，DFT為37 μm的體係已經出現嚴重的鏽蝕和起泡，而其他三個體係仍有完整的薄膜；直到 1100 小時，具有 50 μm DFT 的係統在劃線處表現出比具有 65 μm DFT 的係統更密集的氣泡，但具有 100 μm DFT 的係統沒有顯示出氣泡。正如預期的那樣，更高的薄膜厚度可以為金屬基材提供更好和更長的防腐保護。此外，本研究中的測試結果表明，與噴砂鋼板相比，水性底漆係統的膜厚對防腐性能的影響可能變得更加顯著。這可能是因為水性底漆係統傾向於滲透並沉澱在噴砂鋼板粗糙表麵的底部縫隙中，這導致一些薄弱區域的膜厚度要低得多，從而開始腐蝕。
圖 8 展示了 MC #1、MC #2 和 MC #3 係統在鹽霧試驗約 1000 小時後和用 800 號砂紙去除表麵鏽漬後的麵板圖像。這些水性底漆係統應用於 CRS 麵板上，其 DFT 約為 75 μm。對於所有三個係統，僅沿劃線觀察到起泡，但沿劃線的塗膜對 CRS 基材的附著力並不出色；對於 MC #1、MC #2 和 MC #3 係統，一些底部蠕變的寬度分別為 3 mm、1.5 mm 和 3.5 mm。這些測試結果表明，新的水性底漆係統可以為 CRS 提供非常好的防腐蝕保護，但在長期鹽霧暴露後，要在具有光滑表麵輪廓的鋼基材上實現出色的附著力仍然是一項重大挑戰。
接下來，本研究評估了新型水性固化劑在一些工業塗料應用中常用的各種金屬基材（包括鋁合金、不鏽鋼和鍍鋅鋼）的抗腐蝕和附著力性能。一般來說，很難實現良好的附著力，從而對這些基材提供長期的防腐蝕保護，尤其是使用低 VOC 配方時。
圖 9分別顯示 2018 小時、1852 小時和 2018 小時鹽霧試驗後 MC #1、MC #2 和 MC #3 係統在鋁合金 AA 2024 T3 基板上的麵板圖像。（麵板表麵用 220 號砂紙打磨，然後用丙酮衝洗並用紙巾清潔。）可以看出 MC #1 和 MC #3 係統表現出出色的保護性能，僅沿劃線形成了一些非常小的氣泡鹽霧暴露 2018 小時後的線；MC #2 係統還表現出良好的抗腐蝕性能，在麵板上經過 1800 小時的鹽霧暴露後，沒有起泡和分層，盡管沿劃線形成了一些小泡。對暴露在鹽霧室中經受離子和水連續攻擊800h以上的試驗板（每塊板的右上側）測量濕附著力；因此，三種底漆體係在 AA 2024 T3 上觀察到的優異濕劃格附著力表明具有優異的長期腐蝕保護。
圖10 顯示了 MC #1、MC #2 和 MC #3 係統在鹽霧試驗約1000 小時後應用於不鏽鋼基材的麵板圖像。三個係統均未觀察到起泡或分層。
此外，MC #1、MC #2 和 MC #3 係統也應用於鍍鋅鋼基材上，這些基材隻需用丙酮擦拭即可。圖11顯示這些係統在鹽霧試驗約 1000 小時後的麵板圖像：MC#1 係統沿劃線有 2 到 3 個大水泡和 6 到 8 大小的中等致密水泡；MC#2 係統沿劃線顯示兩個大水泡和一些大小為 8 的水泡；和 MC #3 係統從中心劃線到兩側形成更大和更密集的水泡。結果表明，與本研究中評估的其他基材相比，鍍鋅鋼板上形成的水泡在鹽霧測試時間相似的情況下要嚴重得多。盡管鍍鋅鋼是最具挑戰性的基材，但 MC #1 和 MC #3 係統仍然表現出相當好的濕粘合性能，並且可能是配方設計師的不錯選擇。
表 4總結了 MC #1 和 MC #2 底漆係統在四種類型的金屬基材上的幹式和濕式劃格附著力：未經預處理的裸 CRS，磨光光潔度高，鍍鋅鋼用丙酮擦拭，AA 2024 T3 麵板通過 220-grit 打磨砂紙，然後用丙酮衝洗和擦拭，不鏽鋼沒有表麵處理。幹附著力值是在未暴露於鹽霧中的固化麵板上獲得的，而濕附著力值是在暴露於鹽霧室超過 800 小時後在麵板上測量的。可以看出，無論使用何種金屬基材，MC #1 和 MC #2 底漆係統都具有非常好的幹附著力；暴露於鹽霧800 h以上後，MC#1和MC#2體係在鋁合金基材上的濕附著力仍然很好。在不鏽鋼基板上，MC #1 係統仍保持優異的濕附著力，而 MC #2 係統則略有下降至 3B。MC #1 和 MC #2 係統在裸 CRS 上仍然達到 3B 濕附著力。MC #1 和 MC #2 係統在鍍鋅鋼基材上的性能存在主要差異：MC #1 係統仍提供 4B 的良好濕附著力，但 MC#2 係統在長時間鹽霧暴露後失去附著力。測試結果在表 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幹濕粘合力，除了 MC #2 係統在鍍鋅鋼基材上的濕粘合力較差。新型水性樣品的優異粘附性能可以進一步有利於不同金屬基材的長期腐蝕保護。
在本文中，對基於兩種新開發的無溶劑水性固化劑的一係列低 VOC (<75 g/L) 高性能水性底漆配方在直接用於金屬的應用中進行了評估。結果證實，新的水性底漆係統在鹽霧暴露 800 小時後，在各種金屬基材上表現出出色的幹濕附著力，從而產生了出色的防腐蝕保護。
