摘 要

由于国际集装箱运输全球经济一体化发展，中国的集装箱工业已经成长为高度国际化、高效率的工业产业。另一方面，在全球“低碳经济”的大背景下，集装箱涂料的水性化必将是最终的趋势。本文旨在研制出一种新型水性集装箱环保涂料，得到耐老化、耐腐蚀、耐磨性，盐雾性，重涂性均优异的涂料性能。

本文首先对实验的原料的主要性质进行了测量，确定了水性树脂乳液的固含量、颜填料的粒径。通过查阅文献、书籍资料，确定了水性集装箱涂料的配套体系，外漆包括水性环氧富锌底漆、水性环氧中间漆以及水性丙烯酸面漆；内漆包括水性环氧富锌底漆以及水性丙烯酸面漆。并进一步探讨水性集装箱涂料各涂层的原料的选择、配方以及配方的优化处理，包括水性涂料主要成膜树脂的选择、颜填料的选择以及配方中各原料的具体用量，配置得到水性环氧富锌底漆、水性环氧中间漆以及水性丙烯酸面漆。

最后对水性集装箱涂料的性能进行测定，包括各层漆膜之间的配套性、漆膜的厚度、漆膜的附着力、漆膜的抗冲击性能、耐腐蚀性能等。并对性能的测定结果进行分析，与相关的集装箱涂料国家标准相比较。

关键词：水性涂料；集装箱；环氧涂料；丙烯酸涂料；耐腐蚀性

Abstract

Because of the international container transportation’s global Economic Integration Development, China's container industry has grown into a highly internationalized and high-efficiency industry. On the other hand, Because of the background of global "low carbon economy", the water-based paint containers will be the ultimate trend. This paper aims to develop a new type of environmentally friendly water-based paint container to get the excellent coating properties that is anti-aging, corrosion resistance, abrasion resistance, salt spray resistance, recoat ability.

Firstly, the main properties of the raw material of the experiment was measured to determine the solids content of resin emulsion, particle size of fillers. Through consulting literature, information books to identify matching system of waterborne container coatings. paint finishes include aqueous epoxy zinc-rich primer, waterborne epoxy intermediate paint and water-based acrylic paint; paint inside include waterborne epoxy zinc-rich primer and water-based acrylic paint. This paper explore the choice of raw materials , recipes and recipe optimization of waterborne coating container coatings, includes the selection of major film-forming resin of the aqueous coating, selection of pigments-fillers and the specific amount of raw materials in the formulation.

Finally, this paper tast the properties of the water-based container coatings.,including supporting the resistance, the film thickness, film adhesion, impact resistance , corrosion resistance, etc of the film. And to analyze the results of performance. Compared it with the relevant national standards for container coatings.

Key words: water paint；container；epoxy paint；acrylic pain；Corrosion resistance

目录

第1章 绪论 1

1.1集装箱涂料的发展 1

1.1.1国外集装箱涂料工业的发展史 1

1.1.2国内集装箱涂料工业的发展史 1

1.1.3水性涂料的发展 1

1.1.4水性集装箱的发展前景以及趋势 2

1.2水性集装箱涂料的概述 2

1.3 水性环氧富锌底漆的概述 3

1.4水性环氧中间漆的概述 3

1.5水性丙烯酸面漆的概述 3

1.6课题的思路和主要内容 3

1.6.1课题的思路 3

1.6.2课题的主要内容 4

第2章 水性集装箱涂料的制备 5

2.1主要试剂和仪器 5

2.2 水性环氧富锌底漆的制备 6

2.2.1水性环氧富锌底漆配方 6

2.2.2水性环氧富锌底漆的制备步骤 7

2.2.3水性环氧富锌底漆制备工艺 7

2.3水性环氧中间漆的制备 8

2.3.1水性环氧中间漆的配方 8

2.3.2水性环氧中间漆的制备步骤 9

2.3.3水性环氧中间漆制备工艺 9

2.4水性丙烯酸面漆的制备 10

2.4.1 水性丙烯酸面漆配方 10

2.4.2 水性丙烯酸面漆的制备步骤 11

2.4.3水性丙烯酸面漆制备工艺 11

2.5测试与表征 12

2.5.1厚度的测试 12

2.5.2漆膜干燥时间的测试 13

2.5.3漆膜附着力的测试 13

2.5.4漆膜的柔韧性测试 13

2.5.5 漆膜铅笔硬度的测试 13

2.5.6抗冲击性的测试 14

2.5.7漆膜耐盐雾实验的测试 14

2.5.8乳液固含量测试 14

2.5.9颜填料粒度测试 14

第3章 水性集装箱涂料的结果分析 15

3.1原料的性能 15

3.1.1乳液的主要性能 15

3.1.2颜填料的主要性能 15

3.2漆膜性能测试 17

3.2.1厚度的测定结果 17

3.2.2漆膜干燥时间的测定结果 17

3.2.3漆膜附着力的测定结果 18

3.2.4漆膜的柔韧性的测定结果 18

3.2.5 漆膜铅笔硬度的测定结果 19

3.2.6抗冲击性测定结果 19

3.2.7漆膜耐盐雾实验测定结果 20

3.3水性集装箱涂料各层漆膜性能分析 21

第4章 结论 23

4.1 总结 23

4.2展望 23

参考文献 24

致 谢 25

第1章 绪论

1.1集装箱涂料的发展

1.1.1国外集装箱涂料工业的发展史

在上个世纪60年代的时候，集装箱开始在航运上用于应用，并且开始快速发展。伴随着集装箱的大规模使用，集装箱所用涂料经历了不同的发阶段，到了1970年左右，集装箱涂料产业开始逐步形成了以富锌涂料(其中包括无机和环氧)，氯化橡胶为主的体系。

集装箱涂料随着集装箱产业的生产和不断演变的发展，不断有新品种的集装箱涂料技术，这些新技术不仅能适应集装箱制造业发展的要求，也对集装箱涂料的发展起到了主导的作用。目前，集装箱涂料向着优良的耐腐蚀，施工方便，干燥快，经济和环保的的方向发展。

1.1.2国内集装箱涂料工业的发展史

我国集装箱产业的工业生产比较晚，起步于1980年，但发展十分迅速，在1993年便实现世界产销量第一名，并且至今保持着世界产销量第一。

伴随着集装箱产业的持续蓬勃发展，集装箱涂料也呈现出良好的发展态势，我国也是世界上最大的集装箱涂料生产国 ^[6]。

1.1.3水性涂料的发展

水性涂料最早发展于20世纪80年代末和90年代初，在当时，欧美等发达国家已承担水性涂料的研究和开发工作，并且至今已经获得了大量的成果与专利。我们与世界上的国家的差距很大，由于溶剂型涂料的污染问题日益严重，我国开始加大水性漆的研发与推广。 虽然我国的水性涂料经过10年的艰难的研发历史，但发展前景非常可观。据业内人士透露，在烘漆家具及室内装修方面，与传统的溶剂型涂料相比，水性涂料在节约资源和保护环境方面有着无可比拟的优越性。

水性涂料已成为世界涂料行业的发展趋势，研究水性涂料的比例越来越大，并且有越来越多的丰硕成果产生。随着经济全球化和国际市场更快的步伐，中国的涂料行业也必须进入水性涂料的世界，水性涂料的开发和生产将向着多功能和高性能的道路发展，水性涂料的研发与生产也必将成为绿色环保涂料的主流发展方向。

1.1.4水性集装箱的发展前景以及趋势

随着人们对环保的不断重视，以及涂料水性化技术的进步，集装箱涂料的环保问题日益突出。以往的溶剂型集装箱涂料在生产使用过程中会释放大量VOC，其中，我国占了很大的一部分。中国集装箱涂料产业的高速发展，一方面是由于我国经济的高速发展即航运产业的蓬勃发展，另一方面也是国外环保意识不断提高，溶剂型涂料市场向内地转移的结果。溶剂型集装箱涂料向水性集装箱涂料的转型是必然的趋势。

我国水性涂料的应用开始于建筑涂料，于20年前开始研发使用。近十年来开始用于家装。由于建筑基材的多样性（如水泥，大理石等）以及对于涂料的功能性（净气，自洁，防污等），建筑涂料越来越多的需求趋向于多样性和专业性。作为工业涂料的集装箱涂料起步很晚。去年国家对电池与涂料两大产业进行了限制。北京，天津等一些城市要求一年半的时间内进行整改。同时对传统的溶剂型涂料进行双向收费，提高传统溶剂型涂料的成本。另一方面，对水性涂料采取补贴政策，使水性涂料的价格向传统溶剂型涂料补齐。

1.2水性集装箱涂料的概述

主流的水性集装箱涂料是在原本的溶剂型集装箱涂料系统下,进行水性化的研究:集装箱外部为环氧富锌底漆,环氧面漆,丙烯酸面漆,集装箱内部为环氧富锌底漆,丙烯酸面漆相配套。I型水性集装箱涂料是现有的传统溶剂型集装箱涂料在各个方面的水性化结果。

水性集装箱涂料的优点^[8]：

（1）环保 水性集装箱涂料以水作为溶剂，有机挥发性溶剂使用量很少，涂装工具也可以用来清洗水，大大减少了使用的有机溶剂，有效地降低了VOC的使用，有利于环保以及工作环境的改善。

（2）安全 使用水作为溶剂，涂料的工作环境更广，可以在湿基表面以及潮湿环境中工作。对材质表面的适应能力更强。涂层的附着能力更强。涂料的主要成分是水，生产与储存的安全系数更高，减少了火灾及污染的隐患。

水性集装箱涂料的缺点：

（1）水性集装箱涂料成本更高，水性集装箱涂料所使用的水性树脂，各类水性助剂，防锈颜料成本更高。我国水性集装箱涂料的起步很晚，水性树脂与各种水性助剂的研制落后，基础研究薄弱，导致我国水性涂料原料需要大量依赖国外的进口，导致成本较高。

（2）施工要求更高 由于水的张力较大，污物容易使涂膜产生缩孔，因此，水性涂料对基材表面的清洁度要求更高。

（3）对涂装工具及运输装置的要求更高 水性涂料对涂装设备及运输装置的腐蚀程度很高。

1.3 水性环氧富锌底漆的概述

集装箱由于其特殊的工作环境，受海水、盐雾的影响很大。集装箱的腐蚀即是钢铁的腐蚀，腐蚀机理如下：

阳极： Fe→Fe² 2e

阴极： 2 H₂O→2H 2OH^-

2H 2e→H₂

总反应：Fe² 2OH^-→Fe(OH)₂

人们通过各种办法来减缓钢材的腐蚀速度，应用最广泛的是防腐涂料，该种方法效果明显，施工方便，价格低廉。与其他的长效防腐涂料体系相比，富锌底漆具有耐热性优良，附着力好，较强的耐腐蚀性等优点，它早已被广泛应用于储罐，船舶，集装箱，海上石油平台的保护。集装箱采用水性环氧富锌底漆，可以提供长效的防腐保护。

1.4水性环氧中间漆的概述
集装箱水性涂料中间漆采用水性环氧漆。环氧树脂由于其优异的耐化学腐蚀性，附着力强，刚性、耐热、耐磨性好，硬度高等优点，在金属防腐涂料等领域得到广泛的应用．另一方面，水性环氧树脂能提供对水与氧气良好的屏蔽作用。

1.5水性丙烯酸面漆的概述

水性丙烯酸类树脂乳液与传统的溶剂型涂料相比，具有来源容易，成本低，安全，节省资源和能源，减少环境污染等优点，并且水性丙烯酸树脂使用广泛，性价比高，是水性树脂市场影响力最大的品种。

集装箱水性涂料采用水性丙烯酸面漆，提供装饰性和耐候性具有一定的硬度和韧性，防止运输过程中碰撞及摩擦对涂膜的破坏。

1.6课题的思路和主要内容

1.6.1课题的思路

集装箱涂料的水性化作为未来的趋势，本论文主要研究水性集装箱涂料的配方及性能，研究水性集装箱涂料各涂层的性能及各层涂膜之间的配套性。