關(guān)于水性工業(yè)涂料的探析

李念偉

摘 要：水性涂料綠色節(jié)能，環(huán)境友好，市場(chǎng)潛力巨大，是當(dāng)前涂料產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要方向。我國(guó)在水性涂料方面的研究工作起步較晚，和國(guó)外先進(jìn)水平相比差距很大。加快水性涂料的研究開發(fā)與應(yīng)用，是目前我國(guó)涂料企業(yè)的重要課題。文章針對(duì)選用水性環(huán)氧樹脂、水性丙烯酸樹脂為基料的工業(yè)用水性涂料的設(shè)計(jì)開發(fā)進(jìn)行討論，敘述了試驗(yàn)的基本情況，并對(duì)試驗(yàn)對(duì)象涂料進(jìn)行了較為全面的檢測(cè)分析。按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)，本次試驗(yàn)設(shè)計(jì)的水性涂料性能達(dá)標(biāo)，適合推廣。同時(shí)，圍繞水性涂料的組成及性能間的關(guān)系進(jìn)行分析、闡述，對(duì)于涂料企業(yè)開展水性涂料設(shè)計(jì)開發(fā)工作具有一定參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞：應(yīng)用化學(xué)；水性涂料；工業(yè)涂料；涂料性能

引言

涂料是重要的工業(yè)產(chǎn)品，廣泛應(yīng)用于社會(huì)生產(chǎn)、生活的各個(gè)領(lǐng)域。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，不同用途的涂料被開發(fā)出來(lái)，功能日益豐富，性能越來(lái)越好。傳統(tǒng)的涂料使用大量有機(jī)溶劑作為溶劑或稀釋劑，會(huì)對(duì)周圍環(huán)境造成污染，對(duì)人體健康也有具有不同程度的危害性。隨著綠色環(huán)保理念逐漸深入人心，有機(jī)溶劑涂料的缺陷逐漸為人們所重視，新型環(huán)保涂料成為涂料當(dāng)前開發(fā)的重點(diǎn)。水性涂料采用水為稀釋劑，不但化學(xué)耗氧量低，不易燃燒，綠色環(huán)保，而且由于對(duì)有機(jī)溶劑需求少，性價(jià)比相對(duì)較高，是新型涂料開發(fā)工作的主要方向之一。水性涂料自問(wèn)世以來(lái)，在國(guó)外發(fā)展較快，我國(guó)水性涂料相關(guān)研究尚處于起步階段，整體研究和應(yīng)用水平都較為落后。當(dāng)前，我國(guó)經(jīng)濟(jì)體制改革和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整正逐步深入，節(jié)能環(huán)保型產(chǎn)品市場(chǎng)發(fā)展空間極為廣闊，水性涂料符合市場(chǎng)發(fā)展趨勢(shì)要求，具有巨大的經(jīng)濟(jì)潛力和發(fā)展前景，是涂料企業(yè)未來(lái)必須重點(diǎn)發(fā)展的涂料產(chǎn)品。

1 試驗(yàn)基本情況概述

1.1 主要原材料的選擇

本次試驗(yàn)采用水性環(huán)氧樹脂和水性丙烯酸樹脂作為涂料基料。以下是兩種主料的選擇要求：

（1）水性環(huán)氧涂料基料的選擇要求。水性環(huán)氧樹脂樹脂主要用于生產(chǎn)底漆。基于這個(gè)原因，其應(yīng)具備以下性能：a.和金屬基材間粘結(jié)緊密，附著力良好。金屬基材包括各類常見金屬（含處理或未處理過(guò)的鋁板）及鍍鋅板、鍍鉻板等有鍍層的金屬基材；b.耐酸堿腐蝕，耐氧化性好。c.漆膜硬度高，流平性、配套性能佳。（2）水性丙烯酸涂料基料的選擇要求。水性丙烯酸涂料基料主要用于面漆的生產(chǎn)。其應(yīng)具備以下性能：a.層間附著力良好；b.耐水、耐化學(xué)性能表現(xiàn)良好；c.漆膜光亮、硬度高，流平性加，便于施工作業(yè)。d.具有良好的耐候性和耐沾污性，保光性能佳，能長(zhǎng)久保持漆膜亮麗外觀。

1.2 涂料制備過(guò)程

（1）主料制備。a.按設(shè)計(jì)配比在分散盆中加入去離子水和部分助劑，攪拌均勻后再加入顏填料，待再次攪拌均勻后調(diào)高攪拌速度進(jìn)行分散，持續(xù)20分鐘。b.使用研磨設(shè)備進(jìn)行研磨，直至顆粒細(xì)度低于20微米。c.導(dǎo)入調(diào)漆釜中，按設(shè)計(jì)配比加入水性乳液及部分助劑，攪拌均勻后檢測(cè)粘度，如不達(dá)標(biāo)則使用去離子水、增稠劑進(jìn)行調(diào)整，性能檢驗(yàn)合格后，過(guò)濾、包裝。（2）硬化劑制備。在分散釜中按設(shè)計(jì)配比依次加入硬化劑、去離子水及各類助劑，攪拌均勻。檢測(cè)合格后，過(guò)濾、包裝。（3）水性涂料的使用。以水性環(huán)氧樹脂為基料的水性涂料采用兩組份法的使用方式。即主料和硬化劑分別單獨(dú)加工、存放，使用時(shí)現(xiàn)場(chǎng)按照設(shè)計(jì)配比混合并攪拌均勻，根據(jù)具體施工條件使用去離子水條件粘度后噴涂。由于環(huán)氧樹脂基料和硬化劑接觸后就會(huì)發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，時(shí)間一長(zhǎng)就會(huì)凝膠化，所以要堅(jiān)持用多少，配多少的原則，適量配置，配完就用，避免浪費(fèi)。水性丙烯酸樹脂為基料的水性涂料使用較為簡(jiǎn)單，只需用去離子水調(diào)節(jié)粘度到適用范圍即可噴涂。用不完的涂料可以穩(wěn)定存放，以待以后再用。

1.3 主要性能參數(shù)

水性涂料的性能分析：（1）水性涂料原漆物化指標(biāo)（表1）。（2）水性涂料的性能檢測(cè)結(jié)果分析（表2）。

檢測(cè)結(jié)果顯示，本項(xiàng)目所設(shè)計(jì)的水性環(huán)氧底漆和水性丙烯酸面漆施工性能表現(xiàn)良好，漆膜的耐水性、耐鹽霧性、耐候性達(dá)到一般工業(yè)防腐涂裝標(biāo)準(zhǔn)，市場(chǎng)前景良好，適應(yīng)推廣。

2 試驗(yàn)結(jié)果分析

2.1 關(guān)于成膜助劑添加量的分析及建議

只憑基料涂料成膜后效果不理想，必須添加一部分助劑予以改善，這些助劑含量極少，但作用極大，可以提供許多附加性能，是涂料中不可或缺的重要組成。從大量試驗(yàn)中可知，成膜助劑沸點(diǎn)高，難揮發(fā)。如果加入量過(guò)多會(huì)導(dǎo)致漆膜流平差，干燥慢等問(wèn)題，降低漆膜質(zhì)量，所以必須科學(xué)設(shè)計(jì)、嚴(yán)格控制助劑添加比例，既要保證充分發(fā)揮其應(yīng)有作用，也要避免產(chǎn)生其他副作用。需要注意的是，施工環(huán)境對(duì)于涂料中助劑的添加量也有一定影響，如果空氣濕度過(guò)低，相對(duì)濕度達(dá)到30%時(shí)，容易出現(xiàn)成膜助劑揮發(fā)速度過(guò)快，成膜效果不理想的現(xiàn)象。通過(guò)摸索實(shí)踐，成膜助劑添加量一般控制在1%到5%最為適宜，涂膜性能和涂料施工性能都表現(xiàn)良好。

2.2 關(guān)于貯存穩(wěn)定性的分析及建議

涂料隨著放置時(shí)間延長(zhǎng)，內(nèi)部會(huì)發(fā)生化學(xué)變化，引起性能質(zhì)量降低，最終無(wú)法使用。所以，自評(píng)價(jià)涂料時(shí)，貯存穩(wěn)定性是一個(gè)常規(guī)且非常重要的指標(biāo)。涂料貯存穩(wěn)定性除了受基料和溶劑的影響外，各種添加劑、助劑、填料等也是重要的影響因素。這些物質(zhì)質(zhì)量的高低，不僅會(huì)影響其在涂料中的添加比例、使用效果，還會(huì)對(duì)涂料貯存穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。防塵劑和填料的使用是我國(guó)涂料生產(chǎn)應(yīng)用中的突出問(wèn)題，不但影響涂料穩(wěn)定性，還會(huì)影響到漆膜光澤度。在進(jìn)行水性涂料研發(fā)時(shí)，必須細(xì)加分析，通過(guò)大量對(duì)比試驗(yàn)來(lái)確定哪些添加劑對(duì)特定涂料最適合，以及各種添加劑在涂料中的添加最佳比例。對(duì)于存在的各類問(wèn)題，要采取有針對(duì)性的方法加以解決，比如水性環(huán)氧涂料中的顏填料分散情況比溶劑性涂料中要差，容易發(fā)生聚集沉淀，可以通過(guò)添加水性膨潤(rùn)土膏加以改善。

2.3 關(guān)于涂料閃銹的分析及建議

金屬銹蝕本質(zhì)上屬于電化學(xué)反應(yīng)。由于水性涂料中存在水分，在涂裝后到漆膜完全干透的這段時(shí)間里容易出現(xiàn)閃銹現(xiàn)象，同時(shí)使用閃銹抑制劑和活性顏料是解決這個(gè)問(wèn)題的主要方法。

3 結(jié)束語(yǔ)

環(huán)保節(jié)能是水性涂料最大的優(yōu)勢(shì)之一。隨著環(huán)境污染和資源緊張問(wèn)題的不斷加劇，水性涂料的需求會(huì)越來(lái)越大。加快推進(jìn)我國(guó)水性涂料研發(fā)應(yīng)用工作，既是社會(huì)發(fā)展的客觀要求，也是涂料企業(yè)在未來(lái)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中站穩(wěn)腳跟，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的必由之路。

參考文獻(xiàn)

[1]李幕英，劉國(guó)旭，荊旺，等.水性工業(yè)涂料的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)[J].現(xiàn)代涂料與涂裝，2010（1）：35-37.