水性漆的環(huán)保性和質(zhì)量

俞憲和（杭州市質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督檢測(cè)院浙江杭州 310019）

水性漆的環(huán)保性和質(zhì)量

俞憲和（杭州市質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督檢測(cè)院浙江杭州 310019）

1 水性漆的現(xiàn)狀

傳統(tǒng)意義上的水性漆包括乳膠漆和水性涂料。水性漆是指以水代替有機(jī)溶劑作溶解介質(zhì)應(yīng)用于木器、藤竹器、金屬等材料上的涂料，品種以丙烯酸樹(shù)脂水性漆和聚氨酯樹(shù)脂水性漆為主，以汽車行業(yè)的應(yīng)用為驅(qū)動(dòng)，逐漸向木器等材質(zhì)領(lǐng)域發(fā)展。隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，大氣中的二氧化碳及碳?xì)浠衔锏葰怏w濃度不斷增加，不僅導(dǎo)致全球氣溫升高，對(duì)環(huán)境產(chǎn)生一次性污染，一些有機(jī)物與空氣中的氮氧化合物發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生有毒有害的臭氧等，引起比一次性污染更大的二次污染毒害。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全世界每年向大氣釋放碳?xì)浠衔锛s2000萬(wàn)噸，大部分與涂料涂裝相關(guān)。涂料制造時(shí)排放到大氣中有機(jī)溶劑量為涂料量的2%，涂裝過(guò)程中揮發(fā)到大氣中的有機(jī)溶劑為涂料量的50%～80%。各國(guó)政府不斷通過(guò)限制和降低有機(jī)物排放以為減少環(huán)境污染、改善和提高生活品質(zhì)。我國(guó)政府有關(guān)部門(mén)也出臺(tái)了多項(xiàng)法律法規(guī)，以控制揮發(fā)性有機(jī)物(VOCs)的排放量，如環(huán)保部發(fā)布《揮發(fā)性有機(jī)物(VOCs)污染防治技術(shù)政策》，擬將實(shí)行“VOCs”排污收費(fèi)制度；北京市出臺(tái)的《空氣清潔行動(dòng)計(jì)劃》規(guī)定,2015年家具廠“低VOC涂料”使用量不低于30%；上海市將溶劑型涂料列入落后產(chǎn)能淘汰清單；廣州市規(guī)定不再批準(zhǔn)有機(jī)溶劑型涂料生產(chǎn)項(xiàng)目；深圳發(fā)布《人居年度計(jì)劃白皮書(shū)》，要求關(guān)停未經(jīng)環(huán)保審批的噴涂生產(chǎn)線，環(huán)保手續(xù)齊全的家具涂裝線完成水性化、UV化改造或VOC污染治理。環(huán)保部、稅務(wù)總局和財(cái)政部聯(lián)合發(fā)布的對(duì)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整指導(dǎo)目錄中限制類的溶劑型涂料增收消費(fèi)稅，并已經(jīng)正式列入征稅清單。顯然，溶劑型涂料消費(fèi)稅是扶持環(huán)保型涂料發(fā)展的重要政策舉措之一。消費(fèi)稅的開(kāi)征，將拉近溶劑型涂料與環(huán)保型涂料的市場(chǎng)價(jià)格差，為以環(huán)保型涂料著稱的UV光固化水性漆等帶來(lái)發(fā)展的良好機(jī)遇。這種機(jī)遇首先是政府對(duì)環(huán)境保護(hù)的重視，其次是建筑與汽車行業(yè)應(yīng)用的驅(qū)動(dòng)。受各國(guó)政府對(duì)于涂料VOC排放嚴(yán)格限制的影響，助推動(dòng)了水性涂料市場(chǎng)的快速增長(zhǎng)，2014年，歐洲地區(qū)水性漆的用量就占了占全球用量的三分之一以上?？梢灶A(yù)見(jiàn)，嚴(yán)格的環(huán)境法規(guī)對(duì)于溶劑型涂料的限制將進(jìn)一步推動(dòng)該區(qū)域?qū)λ酝苛系男枨?。得益于印度、泰?guó)、墨西哥、中國(guó)和印尼等發(fā)展中國(guó)家基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)項(xiàng)目的大力增加和發(fā)展，亞太地區(qū)水性漆市場(chǎng)將在未來(lái)幾年內(nèi)獲得快速發(fā)展，增速可在8%以上。預(yù)計(jì)亞太地區(qū)將在未來(lái)的5～8年內(nèi)有望取代歐洲成為水性漆最大的區(qū)域市場(chǎng)，其中汽車行業(yè)水性漆的應(yīng)用是增長(zhǎng)最快的領(lǐng)域，預(yù)計(jì)2015～2022年增長(zhǎng)率將達(dá)到8.1%。隨著產(chǎn)品使用環(huán)境的改變和客戶對(duì)水性漆質(zhì)量期望的提高，水性漆品種從傳統(tǒng)的乳液型、水分散體型、水溶型向無(wú)溶劑型和UV光固化型發(fā)展。

據(jù)預(yù)計(jì)，大型跨國(guó)公司未來(lái)將會(huì)對(duì)水性涂料市場(chǎng)進(jìn)行適度整合，這些大型跨國(guó)公司包括巴斯夫、Berger油漆、關(guān)西涂料、艾仕得涂料系統(tǒng)、立邦涂料、RPM國(guó)際、PPG、阿克蘇諾貝爾、威士伯、宣偉和迪古里拉等。

2 水性漆的優(yōu)點(diǎn)

水性漆以水為溶劑或是稀釋劑，不人為添加有機(jī)溶劑，特別是不人為添加苯、甲苯、二甲苯、甲醛、游離TDI、有毒重金屬等，無(wú)毒無(wú)刺激氣味，對(duì)人體無(wú)害，不污染環(huán)境，這是水性漆最優(yōu)良的品質(zhì)。家居建材行業(yè)“低碳環(huán)?！钡睦砟钜呀?jīng)在消費(fèi)者中深入人心，“要買(mǎi)就要買(mǎi)健康”的消費(fèi)觀念現(xiàn)在已經(jīng)非常普遍。按照當(dāng)前的消費(fèi)觀念，健康壓倒一切，水性漆和油漆相比，就有這方面的優(yōu)勢(shì)，水性漆健康環(huán)保，是綠色產(chǎn)業(yè)，是漆類未來(lái)發(fā)展的方向，油性漆必然為水性漆所淘汰。以水為溶劑，節(jié)約了大量資源，大大減少了施工時(shí)的火災(zāi)隱患；對(duì)空氣的污染也大大降低。采用少量低毒性醇醚類有機(jī)溶劑，改善了工作的環(huán)境條件。易于生產(chǎn)、價(jià)格低廉、涂刷性好、涂膜柔韌，滲透性好；不會(huì)有易黃變等缺陷，漆膜更持久如新；新一代的PU水性漆產(chǎn)品無(wú)論是漆膜飽滿度、硬度、還是耐刻劃度都絲毫不遜色于油性漆；水性漆施工要求寬泛，能在潮濕表面和環(huán)境中直接涂覆，對(duì)材質(zhì)表面的干燥程度要求不高，涂層附著力很強(qiáng)，施工簡(jiǎn)單方便，不易出現(xiàn)氣泡、顆粒，漆膜手感好，耐水性優(yōu)良，不燃燒，可與乳膠漆等其他漆同時(shí)施工。

水性漆的廣泛使用節(jié)約了石油資源，減少了產(chǎn)品運(yùn)輸環(huán)節(jié)，消除了對(duì)人體有毒有害、污染環(huán)境、易燃易爆的安全隱患，為企業(yè)降低了成本。

UV固化水性漆集中了眾多水性漆的優(yōu)點(diǎn)，可自行調(diào)節(jié)涂料粘度，無(wú)需稀釋單體，消除了普通水性漆中的毒性和刺激性；以水為稀釋劑可降低固化膜的收縮率，有利于提高固化膜對(duì)底材的粘附性，漆膜的附著性能更好；適合噴涂施工，施工的靈活性增加；涂裝設(shè)備和裝置可用水進(jìn)行清洗；具有良好的阻燃性能；與常規(guī)自干型水性漆相比，產(chǎn)品在紫外光照射下快速干燥，提高了涂裝效率，被涂飾產(chǎn)品下線直接可以包裝；漆膜硬度、抗刮等性能更好；由于不使用低分子活性稀釋劑，克服了傳統(tǒng)紫外光固化涂料不能兼顧高硬度和高柔韌性問(wèn)題，UV光固化水性漆很好地兼顧了柔韌性與硬度。

3 現(xiàn)階段水性漆的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

目前水性漆主要有以下幾項(xiàng)有關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)：

GB/T23999-2009《室內(nèi)裝飾裝修用水性木器涂料》

GB24410-2009《室內(nèi)裝飾裝修材料水性木器涂料中有害物質(zhì)限量》

GB24408-2009《建筑用外墻涂料中有害物質(zhì)限量》

GB18582-2008《室內(nèi)裝飾裝修材料內(nèi)墻涂料中有害物質(zhì)限量》

3.1 有害物質(zhì)限量

GB24410-2009《室內(nèi)裝飾裝修材料水性木器涂料中有害物質(zhì)限量》

GB24408-2009《建筑用外墻涂料中有害物質(zhì)限量》

?

GB18582-2008《室內(nèi)裝飾裝修材料內(nèi)墻涂料中有害物質(zhì)限量》

3.2 物理性能指標(biāo)

GB/T23999-2009《室內(nèi)裝飾裝修用水性木器涂料》

3.3 其它類型的水性漆產(chǎn)品目前尚無(wú)國(guó)家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

4 影響水性漆質(zhì)量的幾方面原因

水性漆對(duì)于原材料、生產(chǎn)過(guò)程的工藝條件、溫度濕度變化的要求都非常高。

4.1 原材料因素

水性漆以水作為稀釋劑，一般分為三類：一類是以丙烯酸樹(shù)脂為主要成膜物質(zhì)的水性漆，其主要特點(diǎn)是附著力好，不會(huì)加深木器的顏色，但耐磨及抗化學(xué)性較差。因其成本較低且技術(shù)含量不高，成為目前市場(chǎng)上的主要產(chǎn)品；第二類是以丙烯酸與聚氨酯的合成物為主要成膜物質(zhì)的水性漆，其特點(diǎn)除了秉承丙烯酸漆的特點(diǎn)外，又增加了耐磨及抗化學(xué)性強(qiáng)的特點(diǎn)；第三類是聚氨酯水性漆，其耐磨性能甚至達(dá)到油性漆的幾倍，為水性漆中比較好的產(chǎn)品。無(wú)論是氧化成膜、化學(xué)反應(yīng)固化成膜還是UV光固化成膜，產(chǎn)品所用的樹(shù)脂質(zhì)量?jī)?yōu)劣是影響產(chǎn)品品質(zhì)的重要因素之一。

水性UV樹(shù)脂是在傳統(tǒng)UV樹(shù)脂的基礎(chǔ)上引入了水性基團(tuán)或鏈段，使樹(shù)脂具有一定的親水性和吸水性。常見(jiàn)的水性UV固化樹(shù)脂的合成方法有兩種：一種是在傳統(tǒng)樹(shù)脂的分子鏈上引入親水性基團(tuán)，如不飽和聚酯類樹(shù)脂；另一種是與丙烯酸酯反應(yīng)生成水性丙烯酸酯類低聚物如聚氨酯丙烯酸酯、環(huán)氧丙烯酸酯等，無(wú)論是哪一種合成方法，樹(shù)脂鏈上都有光敏基團(tuán)存在，光敏基團(tuán)的存在并在涂膜過(guò)程中參與分子鏈交化反應(yīng)，使得形成的漆膜的各項(xiàng)性能更好。

4.2 生產(chǎn)過(guò)程的工藝條件因素

以UV光固化水性漆為例。UV光固化水性漆是通過(guò)添加一種有機(jī)胺或者酸使其變成羧酸鹽或銨鹽而溶于水的，所以相比油性UV漆，需要水和助溶劑的預(yù)揮發(fā)干燥和紫外光輻射固化干燥兩個(gè)過(guò)程。即在光固化前，需要閃蒸設(shè)備來(lái)干燥除水，在預(yù)干燥過(guò)程中將有機(jī)胺和水份移出后，鹽又成為水不溶的酸且成膜，然后在紫外光的照射下，預(yù)聚物發(fā)生基團(tuán)聚合、交聯(lián)反應(yīng)，在很短的時(shí)間內(nèi)固化成三維的網(wǎng)狀高分子聚合物，液態(tài)的組分轉(zhuǎn)變?yōu)楣腆w聚合物，成為硬化膜。光固化前的預(yù)干燥程度對(duì)固化膜性能影響很大，干燥不完全時(shí)，減緩光固化速度，這是因?yàn)樗畬?duì)抑制氧的阻聚作用有一定效果，但是這只能使膜表面迅速固化（即表干），而不能達(dá)到實(shí)干，由于膜內(nèi)含有的水難以逸出，使固化膜難以成為均勻、連續(xù)相，表現(xiàn)為發(fā)白不透明。水的存在也不利于提高凝膠轉(zhuǎn)化率，漆膜附著性不好。要保證水性UV漆成膜質(zhì)量必須保證UV光固化水性漆的預(yù)干燥一定要干燥充分、完全。因此生產(chǎn)過(guò)程中反應(yīng)時(shí)間、溫度等各項(xiàng)參數(shù)的控制十分關(guān)鍵。

4.3 產(chǎn)品使用過(guò)程中溫度濕度變化因素

由于水的高表面張力造成水性漆在潤(rùn)濕、霧化、流平、防流掛等方面和溶劑型涂料相比有一定的難度，除了配方上要下功夫，在實(shí)際生產(chǎn)施工時(shí)，要嚴(yán)格把握控制漆液施工粘度、噴槍角度及板面涂布量。首先水性漆對(duì)施工過(guò)程及材質(zhì)表面清潔度要求高，因水的表面張力大，污物易使涂膜產(chǎn)生縮孔；其次水性漆在對(duì)抗強(qiáng)機(jī)械作用力的分散時(shí)，漆液中分散微粒被壓縮成固態(tài)微粒，使涂膜產(chǎn)生麻點(diǎn)，因此輸送管道形狀要求良好，管壁沒(méi)有缺陷；對(duì)烘烤型水性漆，由于水的蒸發(fā)潛熱大，烘烤能量消耗大，為使液體凝結(jié)后不滴于涂膜表面影響外觀，要求有合適的調(diào)溫調(diào)濕設(shè)備，否則影響漆膜的各項(xiàng)物理性能。

水性漆產(chǎn)品作為物件表面裝飾保護(hù)用，許多良好的物理性能和抗環(huán)境介質(zhì)能力是其它產(chǎn)品所無(wú)法代替的，特別是它的安全性更是引領(lǐng)行業(yè)方向的重要因素。要穩(wěn)定和提高產(chǎn)品質(zhì)量，企業(yè)需要從質(zhì)量管理和控制、標(biāo)準(zhǔn)化水平及生產(chǎn)工藝等方面作文章，如舉辦產(chǎn)品質(zhì)量學(xué)習(xí)班，多方面強(qiáng)化企業(yè)的質(zhì)量意識(shí)，特別是企業(yè)高級(jí)管理人員的質(zhì)量意識(shí)。企業(yè)要有完善的原材料驗(yàn)收、生產(chǎn)過(guò)程和出廠檢驗(yàn)制度。在成本控制、生產(chǎn)過(guò)程監(jiān)控和質(zhì)量關(guān)鍵點(diǎn)的監(jiān)管方面，要制定嚴(yán)格有效的質(zhì)量體系，并使之按照質(zhì)量體系的要求執(zhí)行。