0 引言

常见的腐蚀性介质（包括溶剂、氧气、水和盐水等）对涂膜有较强的渗透能力，预测涂膜的抗腐蚀性介质渗透性及涂膜的耐蚀性，引起涂料配方设计者及涂料应用者的关注。试验表明，水分子接触涂膜时，首先在涂膜表面上产生水的吸附，接着水向涂膜内部扩散，穿透涂膜到达底材表面，在氧气存在下，发生如下反应：

H2O+1/2 O2+2e→2OH-

生成的OH-与底材金属离子反应，产生金属氢氧化物（铁锈）。在滨海地区的大气中含有盐分，盐分透过涂膜会加快对金属的腐蚀速度，在水和氧存在下的腐蚀过程如下：

Fe+2Cl- → FeCl2+2e

O2+2H2O+4e+4Na+ →4 NaOH

4FeCI2+8NaOH+O2 → 2Fe2O3·H2O+8NaCl+2H2O

上述腐蚀反应的特点是盐（NaCl） 在腐蚀过程中可以再生并残存在腐蚀层的深处，使底材金属继续腐蚀[1]。

70%的钢铁是在易生锈的环境下使用，防止钢铁腐蚀是防腐涂料的重要任务。防腐性介质对环氧涂膜的渗透作用，系指腐蚀性介质透过涂膜到达底材表面和腐蚀性介质在涂膜内积集或破坏涂膜的不稳定化学键。环氧涂膜的交联密度、涂膜内含有极性基团或可被腐蚀性介质破坏的化学键对涂膜的抗介质渗透能力、耐水性、耐盐水性和耐盐雾性等都会产生影响。如用TY300 聚酰胺固化的E-44环氧树脂及E-20 环氧树脂（按活泼氢与环氧基等物质的量比设计配方），由于E-44 环氧涂膜的交联密度大于E-20 环氧涂膜的交联密度，则防介质渗透能力为E-44 涂膜＞E-20 涂膜；用TY300 固化的711# 环氧树脂，形成的涂膜内含有酯键和羟基，水和氯离子会促使涂膜内的酯键破坏，则涂膜的耐水性和耐盐水性很差；环氧值为0.49 eq/100 g 的酚醛环氧树脂与TY300形成涂膜，耐蒸馏水30 d 时涂膜被破坏[2]。本文采用了复配型固化剂和新开发的快干型固化剂，为高固体分涂料及节能型环氧粉末涂料的品种创新提供可靠消息。
 

1 原材料与涂膜检测方法

1.1 原材料

E-44、E-20 和E-12 环氧树脂，工业品，岳阳石化；HW28 有机硅环氧树脂，工业品，中海油常州涂料化工研究院；液态环氧树脂和单官能度活性稀释剂，工业品，上海树脂厂；TY300 和TY650 聚酰胺，工业品，上海晟盈科技有限公司；特效助剂，浙江巨圣有限公司；钛白粉，R902，上海跃江钛白公司；氧化铁红，Y190，上海一品颜料公司；重晶石粉，800 目，扬州群鑫公司；消泡剂和流平剂，德谦公司；活性复配防锈颜料、触变树脂Ⅱ、胺加成物，D-8、H04、H06 和H09 固化剂，常州马蹄莲树脂公司；GLP503 流平剂，浅黄粒状，宁波南海化学有限公司。

1.2 涂膜检测方法

1.2.1 水蒸气对涂膜透过量

在透气杯中加入占透气杯容量一半的水，用不同交联密度的游离环氧涂膜密封透气杯口后，放在40 ℃下观测，计量透气杯内水的减少量，得到在单位时间内水蒸气对环氧涂膜的透过量。

Gx：单位时间内透气杯内的水减少质量，g；Ga：与透气杯口径相同面积的游离环氧涂膜质量，g。

1.2.2 涂膜耐沸水性

将涂有涂膜的试片浸泡在装水的带有回流冷凝器的测试瓶内，保持瓶内水煮沸，温度98 ~ 100 ℃，观测不同时间内的涂膜表面变化。

1.2.3 涂膜耐盐性

将涂有涂膜的试片浸泡在盛有3.5%盐水的带盖测定杯内，再将测定杯放入64 ~ 66 ℃恒温水浴中，盐水温度与恒温水浴温度相同时，开始记录测试时间。
1.2.4 涂膜耐盐雾试验

采用GB/T 1771—2007。
 

2 环氧清漆膜交联密度与防水蒸气透过量

2.1 环氧涂膜交联密度计算

环氧树脂的环氧基与胺类固化剂的活泼氢进行亲核加成固化反应，形成交联网络结构涂膜，其交联密度计算如下：

ρ = F·Cw

ρ：环氧涂膜的交联密度，mol/g；F：每个胺类固化剂分子生成的网目数（F=活泼氢数-2）；Cw：涂膜内胺类固化剂的浓度，mol/g。

涂膜内交联点间表观摩尔质量（Mc）可表征涂膜交联点间链段长度（或称相对分子质量），Mc=1/ρ。涂膜的ρ 反映交联固化程度，则Mc 反映涂膜的交联网络孔径大小。

2．2 环氧清漆配方

由E-44、E-20 和HW-28 环氧树脂与D-8 和TY300 聚酰胺组成环氧清漆，配方见表1。

2.3 环氧涂膜制备

将表1 中每种配方的环氧清漆液分别倒在预涂稀胶水的120 mm × 90 mm 玻璃板上，充分流平后，在30~ 35 ℃固化24 h，固化后的样片浸泡在30 ℃水中，经4 h 后，剥下40 ~ 65 μm 的游离环氧涂膜。

2.4 涂膜交联密度与防水蒸气透过量

环氧树脂与胺类固化剂反应形成不同交联密度的游离环氧涂膜，做水蒸气对游离环氧涂膜的透过量试验。在单位时间内，水蒸气对游离环氧涂膜的透过量随环氧涂膜交联密度（ρ）增加而减少，即涂膜防水蒸气透过能力，随涂膜ρ 增加而增强。环氧游离涂膜的ρ 对水蒸气透过量影响见表2。