你真的懂水性涂料吗?

导读:
水性涂料是涂料市场上一种比较新型的涂料,很多人对于水性涂料并没有正确的认识。

随着人们环保意识的增强,环保法规的日趋完善,目前世界各国都鼓励和推广使用绿色环保、节能节材的涂料新产品。低污染的水性涂料、粉末涂料、高固体分涂料以及光固化涂料已成为涂料技术的发展方向。

其中水性涂料有利于合理利用资源、防止环境污染、保护人体健康,且不含或少含VOC(挥发性有机化合物)及有害空气污染物(HAP),已成为研发热点、推广应用的亮点及增长点。

你真的懂水性涂料吗?

相比于其他低污染涂料,水性涂料因具有可实现技术途径多、应用面广、安全、施工相对简单等特点而成为首选品种,更受广大涂料科技人员的关注和涂料用户的青睐,近年来在我国已得到了一定的发展,并且受到了前所未有的重视。

但是水性涂料除在建筑涂料领域得到普遍应用外,在其他领域,特别是工业涂装领域,占据份额仍较小。因此,提高涂料特别是工业涂料的水性化比例,减少涂料对环境的污染和施工人员的身体危害,已成为我国涂料行业共同面临的课题。

水性涂料的分类和特点

按分散形态区分,水性涂料包括水溶性涂料、水稀释性涂料和水分散性涂料(乳胶涂料)3 种。它们的分散机理不同,产品的性能也有较大的差异,但不管何种类型,它们均以水作为溶剂或分散介质。按成膜物质区分,水性涂料可分为水性丙烯酸涂料、水性聚氨酯涂料、水性环氧涂料等,近年来,水性涂料产品的成膜物质有向混合改性方向发展的趋势,我国研发的主要水性成膜物见表1。

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水性涂料的最大特点是以水代替有机溶剂作为溶剂或分散介质,节约了大量的有机材料(石油类)资源,大大减少了涂料中有机溶剂挥发对大气的污染和施工过程中的火灾危险。此外,水性涂料在涂装金属材料时,工件经除油除锈、磷化工序后,无需完全干燥,即可涂装施工,节省了涂装时间和能源消耗。电泳涂料在狭缝、管孔、焊接边等部位,都能均匀上漆,且在棱角、边缘部位涂膜厚度基本一致,与溶剂型涂料相比有较大的优势。

水性涂料的应用情况

水性建筑涂料

按涂装部位不同,可分为外墙涂料、内墙涂料、地坪涂料及屋面涂料。外墙涂料除要求高附着力外,还要求其自身具有优异的耐候性、耐酸碱性、耐冻融稳定性和抗紫外线照射等特性。内墙涂料除了装饰作用外,还应具有优异的耐水洗性、耐刮擦性以及高透气性。地坪涂料类似水泥基层涂料,要求耐磨、防滑和耐沾污。

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水性木器涂料

在我国木器涂料市场中,水性木器涂料已占得一定的市场份额。我国现有的水性木器涂料市场应用领域主要为:出口木制玩具、画框、工艺品、部分出口家具、成型门、竹器、藤器等。水性木器涂料品种类型主要以丙烯酸乳液型为主,其次为丙烯酸聚氨酯,另有少量的水性纯聚氨酯、醇酸和环氧等。随着人们生活品质的提升和对健康的高度关注,未来的家庭装饰和家具涂料市场必定是水性木器涂料的天下。

水性防腐涂料

在我国,由于防腐涂料用量大,性能要求不一,目前防腐涂料的水性化研究已成为研发热点。市场上已有一定量的水性防腐涂料产品在应用,而且应用领域和用量在不断扩大。应用的水性防腐涂料主要品种有:自干型丙烯酸涂料、水溶性氨基丙烯酸烘漆、环氧改性水性氨基烘漆、自干型水溶性环氧酯漆、双组分水性环氧- 胺固化涂料体系、电沉积涂料等。

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水性汽车涂料

汽车行业是涂料的使用大户,用量仅次于建筑涂料。汽车涂料也是性能和涂装技术要求比较高的品种。在我国,轿车的车身底漆基本上采用阴极电泳涂料,已完全实现水性化;轿车金属零部件由于不外露,也基本上采用电泳涂装,底面层合一;而一些卡车、客车涂装质量要求相对较低,只有少量车身底漆采用电泳涂料,相当一部分车身、底盘、车架以及零部件采用水性环氧酯或水性丙烯酸氨基浸渍漆,甚至还有较大部分仍采用溶剂型防锈底漆。

目前,在欧美国家,所有的汽车底漆、80% 以上的汽车中涂漆、50% 以上的金属闪光底色漆已实现水性化,而水性罩光面漆工业化应用较少。而在我国,除车身底漆外,中涂漆和面漆基本上采用溶剂型涂料。

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水性塑料涂料

随着科技的发展,塑料制品已广泛应用于家电、汽车、建材、办公设备、电子通讯及医疗器械等行业,是国民经济和国防建设不可缺少的重要材料。但塑料除本身耐紫外光等性能不理想之外,在加工成型后也常产生各种表面缺陷。因此,塑料表面需用涂料涂装,达到装饰效果,提高耐蚀性、耐候性及使用寿命。

目前,市场上可用于塑料表面的水性涂料品种与水性木器涂料类似,主要为水溶性涂料和乳胶涂料。按成膜物分类,水性塑料涂料主要有水性丙烯酸、单组分水性聚氨酯、双组分水性聚氨酯涂料等。双组分水性聚氨酯涂料相对于其他水性涂料,性能优异,附着力好,可满足大多数塑料品种对涂层性能的要求,今后它将是水性塑料涂料的主要品种之一。

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水性涂料应用中的一些问题

虽然目前水性涂料得到越来越广泛的应用,但仍有一些问题有待优化和解决,如成膜时间长,对环境温度、湿度敏感,固含量相对传统溶剂型涂料而言较低,水乳化和水分散体涂料长时间贮存困难等。由于水的表面张力较高,水性涂料的施工方式有别于溶剂型涂料,对基材表面清洁度、施工环境的温湿度要求较高,需要通过配方的技术改进和施工工艺的调整来协同解决。

水性涂料还需解决涂膜亲水性和耐水性之间的矛盾。水性涂料的成膜物中含有大量的亲水基团和亲水物质,如果不进行转化或处理,势必会影响涂层的耐水性,其耐水性弱于溶剂型涂料,这也是水性涂料在使用上受到制约的主要因素。

大多数水性树脂是以水乳化型或水分散型的形式存在,成膜后涂膜的光泽和丰满度不如溶剂型涂料,这使大多数水性涂料无法应用于要求高光泽涂层的领域。

此外,现在某些水性涂料中仍需加入一些水溶性的助溶剂和助剂,其中有些溶剂或助剂与溶剂型涂料所用的溶剂相比,尽管用量小,但毒性更大,对身体危害更大。因此,环保、健康和安全仍是今后水性涂料研发、生产及发展过程中应注意的问题。

水性涂料用成膜物及助剂的研发,使水性涂料开发应用得到了快速发展。选择并锁定水性涂料支柱品种及重点应用领域,采用有利对策及有效规划,引导水性涂料整体水平向着更新、更高的目标迈进,利用创新思维、开发高端产品、提升市场竞争力,推动水性涂料健康顺畅、快速有序地发展。

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