2021年水性集装箱涂料

水性集装箱涂料一、集装箱制造业简述国内目前的集装箱制造工厂20余家，隶属于五大集团分别是：（1）中集集团（市场份额：50%）

（2）胜狮（又名太平，20%）

（3）新华昌（15%）

（4）中海（5）马士基一、水性集装箱涂料集装箱运输的是世界上的几乎所有物品。因为内部装载货物，最重要的是安全地保护货物。不仅适用于陆上运输，还适用于长时间承受恶劣的海洋环境中。外部不仅要有美丽的外观，更要有耐冲击性、耐候性、耐污染性、耐化学性、耐酸性、耐碱性等各种功能。水性集装箱涂装系统综合应用了保护钢制集装箱的所有技术。一、水性集装箱涂料自1993年我国集装箱实现产销量世界第一，此后将此殊荣保持至今，全球每年超过95%的新造箱在中国生产。伴随着集装箱制造的演变，集装箱涂料也随之发展。船舶及集装箱行业因为其特殊性，更加注重防腐涂料这一块。溶剂型涂料涉及大量VOCs的排放，会严重损坏环境，不符合我国持续发展的理念。在防腐达标的前提下，我们更加倡导绿色环保。

2016年对于集装箱行业来说，是一个值得永远记住的年份。3月，四大造箱集团与5家涂料供应商及中国集装箱行业协会，联手签署《中国集装箱行业协会VOCs治理行业自律公约》，自2016年7月1日起，在广东地区，首先开始全面禁止使用溶剂型涂料，推广使用水性涂料。集装箱行业是所有工业防腐领域中，推广水性涂料最彻底、力度最大的一个行业。一、水性集装箱涂料简述近几年来，在国家政策的推动下，各地陆续颁布了有关“油改水”的环保政策。而对于集装箱涂料行业而言，2017年中国集装箱行业协会在行业内强制推行“禁油推水”的政策并制定了行业标准，“箱漆”从此迈入了水性涂料的时代。经过将近两年的发展，“箱漆”也已从“两强并立”发展到“群雄并起”的时代，其中两强指的是德威与KCC，群雄指的是中涂化工、中远关西、麦加、集泰、海虹、豪立、晨阳等企业。二、水性集装箱涂料配套根据行业标准，目前箱身漆体系普遍采用“3+2”的配套方式，其中“3”指的是外配套的三道漆，分别是双组份环氧富锌底漆，单/双组份环氧中间漆与丙烯酸外面漆；“2”指的是内配套的两道漆，分别是双组份环氧富锌底漆与双组份环氧内面漆。对于中间漆，有选择单组份的，也有双组份的。水性集装箱涂料体系主要有两种比较主流的技术及产品，含富锌底漆的三涂层配套体系比较常见，与原来的溶剂型配套一致，此配套经过多年的防腐检验和市场认证，其耐候性和防腐性得到了一致的肯定。在三涂层配套体系重，水性环氧富锌涂料是给箱体提供防腐的主要涂层。

锌粉是一种具有很好的防锈性及耐大气侵蚀性的活性颜料，由于锌粉的存在，水性环氧富锌涂料可有效地对箱体进行阴极保护，延缓箱体腐蚀进度，防止因磕碰引起的漆膜脱落。

水性丙烯酸面漆主要是赋予漆膜优良的外观、较高的耐候性及耐水性等性能，其中丙烯酸面漆的初期耐水性也是其备受欢迎的主要原因。二、水性集装箱涂料配套水性集装箱涂料施工部位二、水性集装箱涂料施工部位2.1、水性环氧富锌涂料由于锌粉的存在，水性环氧富锌涂料可有效地对箱体进行阴极保护，延缓箱体腐蚀进度，防止因磕碰引起的漆膜脱落，因此该体系得到了箱东的一致认可。水性环氧富锌涂料，主要成分包括环氧树脂、固化剂、锌粉及各种助剂，活泼金属锌粉可与水发生化学反应，因此在有锌粉存在的组分中，不可以含有水分，而环氧涂料中的环氧树脂和固化剂也不可以在一个组分中，因此设计配方时有2种思路（锌粉与环氧树脂在一个组分中；锌粉与胺类固化剂在一个组分中）。因水性环氧富锌涂料是给箱体提供防腐的主要涂层，因此该产品的防腐性能、机械性能为配方设计要点，同时要重点兼顾施工性能。2.2、水性内面漆目前水性内面漆主要的配方体系有:水性环氧内面漆、水性丙烯酸环氧内面漆2种。水性环氧内面漆：该体系是原溶剂型体系内面漆水性化的方案，主要组分为水性环氧乳液、水性环氧固化剂、防锈填料、颜料、功能填料等组成。考虑到体系的稳定性，一般采用自乳化的环氧乳液，但目前看来国内企业生产的树脂大部分有一定提升空间。水性固化剂方面，目前各家涂料供应商差别非常大，但从防腐角度考虑，水溶性非常优异、反应活性较低的固化剂不适合用于水性集装箱涂料内面漆。因亲水基团的引入，在同等条件下水性涂料防腐性能没有溶剂型的好。水性丙烯酸环氧内面漆：该体系一般选用特种丙烯酸树脂作为主体树脂，再引入液体环氧进行杂化。该配方体系的优势为成本相对较低，但考虑防腐的因素，目前占市场80%以上份额的主流涂料供应商，没有选择该体系。2.3、水性中间漆水性中间漆主要的配方体系有：水性环氧中间漆、水性丙烯环氧中间漆、水性丙烯酸中间漆3种。水性环氧中间漆、水性丙烯酸环氧中间漆配方设计思路与水性内面漆类似。而水性丙烯酸中间漆的主体树脂为高相对分子质量的丙烯酸乳液，因丙烯酸乳液与环氧乳液成本差异巨大，该配方体系的成本优势明显，但随着国产环氧乳液性能的提升，成本优势有降低的趋势。2.4、水性丙烯酸面漆水性丙烯酸面漆因丙烯酸乳液单体的不同，主要分为纯丙乳液、硅丙乳液和苯丙乳液。水性丙烯酸面漆主要是赋予漆膜优良的外观、较高的耐候性及耐水性等性能。硅丙乳液的耐候性、耐水性及耐沾污性都优于其他2种乳液，但因硅烷等引入，成本较高；相对而言，纯丙乳液的性能和成本较均衡，目前应用最多；苯丙乳液耐候性稍差，但成本优势明显。丙烯酸面漆除乳液组分外，颜料也是重要的组分之一。从环保角度看，目前使用的颜料都为无重金属的产品，但部分颜料稳定存在对pH有一定的要求，因此配方设计时需对各个颜料pH需求进行确认并处理。。三、性能要求及相关标准3.1长期漆膜性能集装箱用水性涂料长期漆膜性能主要包括防腐性能、机械性能、耐候性3个方面。比较权威的测试标准为KTA实验室进行的IICL测试，另外中国集装箱协会（CCIA）组织制定的JH/TE08—2015《集装箱用水性涂料涂膜检验方法和验收标准》中对漆膜长期性能的要求主要参考借鉴IICL测试方法。因内外配套体系不同，测试流程方法也有差异，具体流程如下图所示。集装箱涂装体系的测试步骤集装箱涂装体系的IICL测试步骤示意图3.2漆膜验收标准及初期耐水性等要求规范漆膜验收时主要对漆膜流挂状态、针孔/暗泡状态、颜色外观、露底情况等进行考察。集装箱协会组织编写的JH/TE08—2015对膜厚、附着力、外观等要求都进行了具体规范，为行业重点参考标准，另外部分箱东也有各自公司的具体验收标准，分别进行了内部控制指标的设置。本文仅介绍实际应用中遇到的重点项目。3.3针孔、暗泡因为乳化剂等表面活性剂的影响，水性涂料更容易产生气泡，成膜后的表现即为针孔、暗泡;当针孔、暗泡严重到一定程度后，呈现蜂窝状，将严重影响涂层的防腐性能，特别是穿透性针孔极易产生点锈。目前主要的处理方式是依靠添加助剂来实现，从而使涂料的成本有较大提高。3.4初期耐水性主要包括箱外初期耐水性和箱内泼水实验2个方面。其中箱外初期耐水性主要针对集装箱下线后天气持续下雨的情况，对漆膜的干燥性、初期交联密度、漆膜水溶性物质含量等提出较高要求;箱内泼水实验，考察的是箱内是否有露底情况、是否有穿透性针孔及漆膜初期干燥性能。

IICL测试方法及评价标准3.5

水性集装箱涂料标准解读标准的创新点是实验方法采用了国际集装箱租箱协会IICL规定的加速老化循环实验，该实验方法分为内面配套和外面配套，实验周期均为8个循环，共56d。

循环老化实验方法比单纯的耐盐雾或者耐盐水实验更接近集装箱的实际使用环境，使实验结果更加科学、有效。涂膜的评价方法采用了国标的等级评价方法，便于实际操作。

该标准可以说是“中西合璧”，集合了国际集装箱租箱IICL实验方法和国标评价方法的优点，进行了综合运用，以便于涂料供应商、集装箱制造企业和箱东使用。涂料VOC含量是水性涂料的关键指标，标准制定过程中考虑了HJ2537—2014

《环境标志产品技术要求水性涂料》的技术要求，但环氧富锌底漆不大于200g/L的数据，行业内的企业均达不到，因此借鉴了广东省地方标准DB44/T1599—2015《水性集装箱涂料》的数据420g/L，调整为不大于14%。环氧中间漆、内面漆、外面漆和改性底架漆均为100g/L，高于HJ2537《环境标志产品技术要求水性涂料》标志中规定的150g/L的限量指标。重金属含量限值采用了HJ2537《环境标志产品技术要求水性涂料》相同的数据。集装箱水性涂料在生产线下线初期，涂膜还没有达到完全干燥的程度，初期耐水性较差。考虑到实际涂装的需要，标准中规定了初期耐水性的数据，要求涂膜烘干后自然放置1h，然后放入水槽中浸泡(23℃)，浸泡时间为7d，配套涂膜要求为不允许有生锈和脱落，允许有不大于1级的起泡，不低于2级的变色和不大于2级的失光。该数据对配方工程师提出了挑战，但为集装箱的正常涂装和使用提供了保证。3.5

水性集装箱涂料标准解读“三分涂料，七分施工”，没有良好施工性的水性涂料，即使防腐性能非常优异也不会被市场所接收，对水性集装箱涂料来说，尤为如此。典型的涂装线布局（有时可根据实际情况调整涂装工位顺序）是:车间打砂、底漆涂装和烘烤→（成型、部装、总装）→（二次打砂、除油）→预热和预涂底漆→水性环氧富锌底漆涂装→底漆流平→底漆烘房→冷却→中间漆和内面漆涂装→流平→中间漆烘房→冷却→面漆涂装→冷却→线上修补→面漆烘房→冷却→（木地板铺放和完工工位）→底架漆涂装→流平→底架漆烘干→冷却→完工检查。四、水性集装箱涂料施工四、水性集装箱涂料施工溶剂型集装箱涂料转为水性集装箱涂料，最大的变化为三喷一烘变为三喷三烘，同时由于水性涂料对施工的温度、湿度、风速等要求较高，以下为施工时应该注意的问题。1、预热箱体，保证箱体在喷涂前温度不可以太高或太低，最佳温度5℃-35℃。温度过高容易发生粗糙等问题，温度过低易发生流挂等问题。2、需要保证一定的风速和温度，使涂装后的湿膜部分水分挥发后再进入烘房高温加热，风速和温度过低或过高都可能导致流挂等漆病。3、烘房温度最好为梯度升高模式，能分别设置低、高温烘房更好，可避免刚施工完水性涂料直接进入高温烘房，出现漆膜被烤焦等问题。4、烘房中出风口应平行于箱体侧表面，直吹侧板会引起局部过热和干燥速度过快，容易导致漆膜弊病。5、施工时需选择小口径枪嘴，适当提高喷涂压力，喷涂枪距控制在

35cm

以上。五、水性集装箱涂料存在的主要问题5.1原材料供应的问题树脂、助剂等高附加值的原材料主要是由国外大公司供应，这是因为国际大公司在水性涂料技术方面有几十年的技术积累，都有一定应用经验，但这也给国内各个技术型企业提供了一个“天高任鸟飞”的市场环境。5.2能耗高的问题与原溶剂型体系的三喷一烘及快干稀释剂使用相比，水性体系只能通过外部加热耗能的方式调节温湿度。但随着国家清洁能源的进一步推广，低VOCs排放的水性涂料应用前景更加广阔。五、水性集装箱涂料存在的主要问题5.3水处理的问题因为水性涂料含有一定量的水溶性物质，因此水性喷涂工艺的废水比溶剂型工艺的废水更难处理。但相对来说，集装箱涂料涂装集中度非常高，可以对污水进行集中处理。5.4漆病的控制问题因水性涂料对温度、湿度、枪嘴磨损程度等都比较敏感，随着气温的变化若没有及时调整调漆工序，极易发生粗糙和流挂现象。但目前来看，主流的水性集装箱涂料供应商都摸索出了一套现场控制的手段，可对相关问题进行预测，防止发生批量问题，造成较大损失。

集装箱涂料的防腐性能主要是由涂料中的树脂决定的。水性集装箱涂料的防腐性能要达到与溶剂型相同的防腐性能,在技术上存在一定的困难,因为水性涂料与溶剂型涂料在成膜机理上的不同导致涂膜性能有所差异。溶剂型环氧树脂涂料成膜机理：环氧树脂和固化剂以分子形式溶解在有机溶剂中,形成的体系是均相的,固化反应在分子之间进行,因而固化反应进行得比较完全,能够形成均相的、致密的涂膜,防腐性能突出。

水性环氧树脂涂料成膜机理：大部分水分蒸发后,环氧树脂乳胶粒子相互接触,形成紧密堆积的结构,残余的水分和固化剂分子则处在分散相粒子的间隙；水分进一步蒸发,分散相粒子开始凝结,形成紧密的六边形结构；同时固化剂分子扩散到分散相粒子的界面及其内部发生固化反应,树脂的玻璃化温度逐渐提高,扩散速度变慢,粒子之间很难凝结成膜。固化反应进行的不完全,不能形成均匀致密的涂膜,导致防腐性能与溶剂型有所差异。水性环氧树脂涂料固化是否充分主要取决于以下两个因素：六、水性集装箱涂料的难点（1）环氧树脂分散相粒子的粒径

在相同的情况下,环氧树脂分散相的粒径较小时,粒子表面的固化剂浓度较为适中,表面固化速度较慢,固化剂分子有足够的时间扩散到整个环氧树脂分散相粒子,使之固化完全,因而可以形成均匀、完全固化的涂膜。反之,分散相粒子尺寸较大时,粒子表面的固化剂浓度相对较高,导致表面快速固化,随着固化反应的进行,环氧树脂分散相的表观黏度不断增大,玻璃化温度也会逐渐提高,固化剂分子向环氧树脂粒子内部扩散速度逐渐变慢,环氧树脂粒子内部来不及固化而致使涂膜固化不完全。（2）固化剂与环氧树脂的相容性

提高固化剂与环氧树脂的相容性,固化剂越容易向环氧树脂微粒内部扩散,越有利于固化反应的进行,提高体系的稳定性。最近几年水性环氧树脂产品日益成熟,国内外已经有很多公司如陶氏、氰特、翰森、安邦等都已经开发出粒径为纳米级的水性环氧树脂；同时与之配套的相容性好的水性环氧固化剂产品也走向成熟。这些为研究集装箱用水性涂料提供了基础,通过合理使用这些成熟的产品,使水性环氧防腐涂料与溶剂型的环氧防腐涂料性能已经非常接近,基本可以满足集装箱的防腐要求。六、水性集装箱涂料的难点七、配方举例水性环氧富锌底漆:锌粉与环氧树脂在一起；锌粉与固化剂在一起（两种配方思路）内面漆：水性环氧内面漆；水性丙烯酸内面漆（两种类型）中间漆：水性环氧中间漆；水性丙烯环氧中间漆；水性丙烯酸中间漆（三种类型）水性丙烯酸面漆因单体的不同分为三大类：纯丙乳液；硅丙乳液；苯丙乳液集装箱用漆箱体外部箱体内部水性环氧富锌底漆30μm30μm水性中间漆50μm水性内面漆50μm水性丙烯酸面漆40μm合计120μm80μm水性单组份集装箱底漆防腐乳液PR-71K，罗门哈斯成膜助剂DPNB，陶氏化学多功能助剂AMP95美国安格斯公司集装箱用水性丙烯酸面漆配方原材料质量，份数丙烯酸乳液(固含量41.5%,Tg=40℃)20-40丙烯酸乳液(固含量42%,Tg=10℃)10-20成膜助剂：二乙二醇丁醚(陶氏化学)1-4增稠剂：ASE-60/Acrysol

RM-8W(陶氏化学)0.1-0.6分散剂（BYK-190）1-2.5消泡剂：（BYK-022，BYK-025，BYK-030）0.1-0.5研磨助剂：104E（空气化工）1-3快干溶剂：乙醇1-3pH调节剂：氨水0.05-0.2颜填料+水20-30无机膨润土：Bentone

EW

(海明斯)0.1-0.4Tg是丙烯酸乳液的关键技术指标。Tg高的丙烯酸乳液干燥快，硬度也高，但是成膜容易开裂。一种水性户外集装箱涂料配方原材料质量，份数乳液MT-717（厦门爱珂玛化工有限公司）72钛白粉15聚氨酯增稠剂：海明斯2990.1防闪锈剂：ASCOTAN-100.4分散剂：迪高750W0.6成膜助剂7.5消泡剂：BYK-0240.3润湿剂：迪高2700.1水4水性集装箱用涂料常见助剂有机硅消泡剂：BYK-022，BYK-025矿物类消泡剂：BYK-030无机增稠剂：无机膨润土Bentone

EW有机增稠剂：非离子水性聚氨酯缔合型增稠剂RM-8W慢干溶剂：醇醚类沸点较高，挥发速度