水性涂料的化學(xué)配方應(yīng)用及其發(fā)展前景

成綿江

（廣東產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)研究院，廣東 廣州 510000）

0 引言

不可再生資源的過(guò)度采集將石化資源推上風(fēng)口浪尖，涂料行業(yè)的發(fā)展受到了石化能源的限制，人們急需一種環(huán)保高效的涂料替代傳統(tǒng)涂料。而在這時(shí)，水性涂料的出現(xiàn)使得涂料市場(chǎng)重現(xiàn)生機(jī)，但水性涂料在我國(guó)發(fā)展緩慢，主要是大眾對(duì)于涂料方面認(rèn)知的欠缺所致，因此，在發(fā)展水性涂料的道路上我們還有很長(zhǎng)的路要走。

1 水性涂料及其種類

1.1 概念

現(xiàn)在市場(chǎng)上也出現(xiàn)了各種各樣的水性涂料，但是消費(fèi)者往往對(duì)于其是什么東西并沒有統(tǒng)一的概念，仿佛只是聽起來(lái)“高端”一些。其實(shí)水性涂料就是把水作為分散質(zhì)或者溶劑的新式涂料，它可以根據(jù)其中包含的粘合劑劃分成為合成樹脂型以及天然型兩種。

1.2 種類

1.2.1 聚氨酯型

在分析聚氨酯結(jié)構(gòu)的時(shí)候人們發(fā)現(xiàn)，其中包含有氨基甲酸酯這種聚合物質(zhì)，這個(gè)物質(zhì)分子之間有著范德華力和氫鍵，這兩者可以大大提高分子之間的強(qiáng)度，使得制作出來(lái)的水性材料內(nèi)聚力更強(qiáng)，同時(shí)粘性更大。這種水性涂料還有著低溫成膜的特點(diǎn)，有著傳統(tǒng)涂料難以比擬的耐久度和黏力。

1.2.2 環(huán)氧樹脂型

這種水性涂料以環(huán)氧樹脂為主要原料，能夠在水中分散，這就使其具備了清洗方便的特點(diǎn)，如果需要更換直接用水洗就可以除去，并且它所含有的有機(jī)化合物和溶劑含量不高，給環(huán)境帶來(lái)的負(fù)面影響較小，綠色環(huán)保。這樣的屬性涂料優(yōu)點(diǎn)在于能夠帶來(lái)不小的經(jīng)濟(jì)效益，將其同其他水性物質(zhì)混合，能夠提高其效果，節(jié)省資金。

1.2.3 丙烯酸酯型

這種水性涂料含有多種物質(zhì)，包括甲基丙酸、乙烯系單體和丙烯酸等，具有獨(dú)特的保持性能，能夠確保顏色鮮亮[1]。

2 現(xiàn)今水性涂料的應(yīng)用

2.1 涂裝木制品

木制品的涂裝主要是通過(guò)以下三種方式應(yīng)用水性涂料的：①水性UV漆；②雙組份水性漆；③單組分水性漆。這三種方式分別是通過(guò)紫外線、固化劑和水稀釋的方式形成膜。其中，單組分水性涂料的使用方式是最綠色環(huán)保的，直接通過(guò)水稀釋就可以達(dá)到使用的目的，由于這樣的特點(diǎn)被廣泛應(yīng)用在兒童用家具上。

2.2 涂裝電梯

其實(shí)原有的電梯涂裝方式并非不綠色環(huán)保，而是在實(shí)際使用過(guò)程當(dāng)中受到了不小的限制，曾經(jīng)的噴粉涂裝方式污染并不大，所需要的支出也沒有多少，但一旦涂裝完成之后，經(jīng)過(guò)一些時(shí)間的積累后就難以換顏色了。在水性涂料正在發(fā)展的今天，電梯當(dāng)中逐漸發(fā)展出了叫做靜電水性涂料的新式涂料，它能夠用水替代原有的有機(jī)溶劑，使電梯的環(huán)保系數(shù)更上一個(gè)檔次，對(duì)人體的傷害也更小。

2.3 涂裝汽車

眾所周知，汽車涂裝需要小心翼翼，無(wú)論是所用涂料還是涂裝手藝都要求十分嚴(yán)格，而水性涂料在汽車涂料行業(yè)中使用比例在我國(guó)還非常低，比起國(guó)外還有巨大的差距，原因主要在于涂裝價(jià)格高昂，一般人都不會(huì)選擇這樣的方式涂裝自己的愛車。不過(guò)在近幾年我國(guó)汽車涂裝當(dāng)中采用水性涂料的車主越來(lái)越多，說(shuō)明我國(guó)市民對(duì)于水性涂料的認(rèn)知正在飛速發(fā)展，相信在未來(lái)水性涂料的市場(chǎng)產(chǎn)油率能夠到達(dá)一個(gè)新的高度[2]。

2.4 涂裝塑料

不光是機(jī)械涂裝領(lǐng)域，塑料的涂裝同樣可以使用水性涂料，比起金屬設(shè)備，塑料制品往往更加貼近我們的生活，使用水性涂料涂裝，能夠降低有機(jī)溶劑的危害。改良后的水性涂料甚至可以防火防細(xì)菌，更多的涂裝功能還有待開發(fā)，這就要求我國(guó)的研究者們?cè)谒酝苛系难芯可献非蟾嗟墓δ堋?/p>

3 水性涂料在我國(guó)發(fā)展中遇到的問題

3.1 對(duì)水分的要求

水性涂料對(duì)于環(huán)境濕度的要求很高，這是由于水性涂料當(dāng)中所含的水有著高沸點(diǎn)，因此難揮發(fā)，但如果周邊環(huán)境的濕度很低，水性材料就有可能快速揮發(fā)而導(dǎo)致開裂的發(fā)生。但是因?yàn)橥苛鲜撬缘?，因此涂抹在物體上形成的涂層是非常忌諱水的，哪怕空氣中水蒸汽含量變高也能夠使涂膜產(chǎn)生變形和褶皺[3]。

3.2 對(duì)墻體要求高

水性材料的特性更偏向于水，因此就對(duì)于墻體清潔度有著不小的要求。如果墻體磕磕巴巴，水性涂料會(huì)因?yàn)樗谋砻鎻埩Χy以將其灌滿或者涂抹均勻，導(dǎo)致涂裝完成后的墻體也是縮孔百出，尤其是在和水不相容的油性表面上，這樣的問題難以解決。

3.3 抗性較差

水性涂料涂裝完成的物體面對(duì)強(qiáng)大的機(jī)械力往往難以保證涂膜完整，比如使用水性涂料涂裝的管道，如果遇到強(qiáng)大的水流，水性涂料當(dāng)中那些分散的分子會(huì)被強(qiáng)制壓在一起，宏觀上看就是一個(gè)固體小顆粒，這樣就會(huì)在管道上形成一個(gè)又一個(gè)的小麻點(diǎn)。

3.4 腐蝕設(shè)備

使用水性涂料涂裝的設(shè)備或多或少都會(huì)對(duì)設(shè)備產(chǎn)生腐蝕作用，如果設(shè)備是鐵質(zhì)的，則腐蝕作用更強(qiáng)。因此在一些特定場(chǎng)合需要使用水性涂料，又無(wú)法避免金屬設(shè)備，利用不銹鋼可以獲得良好的防腐蝕效果，但這就需要額外的資金。在解決水性涂料腐蝕金屬的研究當(dāng)中，各國(guó)都遇到了很大的阻力，無(wú)論在國(guó)內(nèi)還是國(guó)外，不腐蝕金屬的水性涂料的開發(fā)都不順利，生產(chǎn)和應(yīng)用都只是很小的一部分，且大多數(shù)還處于實(shí)驗(yàn)性質(zhì)。不過(guò)難題沒有阻止各國(guó)學(xué)者對(duì)于水性金屬涂料開發(fā)的熱情，這些年來(lái)相關(guān)的新涂料不斷涌現(xiàn)，雖然還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能夠達(dá)到溶劑型金屬涂料的水平，但各國(guó)致力于減少腐蝕作用的研究數(shù)不勝數(shù)，相信在未來(lái)結(jié)合更先進(jìn)的工藝，我國(guó)可以在水性金屬涂料的研究中拔得頭籌。

4 水性涂料在我國(guó)的發(fā)展前景

4.1 重要性

水性涂料的特性在于它有著水所擁有的一些特點(diǎn)，與傳統(tǒng)涂料不同，但水這種物質(zhì)在我們的生活當(dāng)中可以說(shuō)再熟悉不過(guò)了，不管是洗衣做菜還是飲用都離不開它，所以這種涂料當(dāng)中水性只能表現(xiàn)出它的性質(zhì)像水，但它真正成功的地方在于降低了涂料當(dāng)中有機(jī)溶劑的占比，甚至完全替代有機(jī)溶劑。之所以得到這樣的結(jié)論，是因?yàn)閭鹘y(tǒng)涂料當(dāng)中所包含的有機(jī)溶劑為人類的生活帶來(lái)了太多的困擾，但在水性涂料出現(xiàn)之前，人們必須接受傳統(tǒng)涂料帶給人們的負(fù)面作用。

其次，水性涂料的優(yōu)點(diǎn)不僅限于保護(hù)環(huán)境，它還能夠保護(hù)施工的人員，工作在涂料行業(yè)的工人肯定都或多或少的受到了傳統(tǒng)涂料的毒害，甚至有的人還經(jīng)歷過(guò)有機(jī)物質(zhì)燃燒的火災(zāi)。而水性涂料的出現(xiàn)使得無(wú)毒化處理變得更加簡(jiǎn)單，對(duì)于工人的毒害更小，為了環(huán)境著想的同時(shí)也要為那些工作在一線的涂料工人送去健康。

最后，從價(jià)格上來(lái)說(shuō)水性涂料有著更加經(jīng)濟(jì)實(shí)用的性價(jià)比，傳統(tǒng)溶劑當(dāng)中含有的有機(jī)溶劑受到石油的制約，而水性涂料因?yàn)楹泻苌儆袡C(jī)溶劑，甚至直接不含有機(jī)溶劑，所以受到的制約很小，且價(jià)格很便宜。因此，比起使用有機(jī)溶劑卻要受到其他國(guó)家石油價(jià)格的影響，自己創(chuàng)新開發(fā)水性涂料就好比是掙脫枷鎖一般的存在，誰(shuí)能夠開發(fā)出自己的水性涂料并廣泛應(yīng)用，就可以緩解通過(guò)有限的石化能源開發(fā)有機(jī)溶劑的壓力，也能夠?yàn)閲?guó)家之后的經(jīng)濟(jì)帶來(lái)不小的效益。由此可以看出，水性涂料的開發(fā)不光只是涂裝行業(yè)的一種趨勢(shì)，更是國(guó)家提高自身競(jìng)爭(zhēng)力和緩解石化能源壓力的新途徑。

4.2 前景

我國(guó)的水性涂料發(fā)展還在摸索當(dāng)中，現(xiàn)今在工業(yè)等領(lǐng)域的占比還比較小，多種因素都在影響著水性涂料的發(fā)展，開發(fā)價(jià)格，技術(shù)條件制約以及相關(guān)法律的不完善都導(dǎo)致其發(fā)展緩慢，在國(guó)外水性涂料的銷售占比可以達(dá)到大概八成，但我國(guó)只有四成，這就顯示出我國(guó)在水性涂料發(fā)展當(dāng)中的不足。不過(guò)這些年來(lái)我國(guó)環(huán)保政策的出臺(tái)以及全國(guó)人民環(huán)境保護(hù)意識(shí)的提高都促進(jìn)了水性涂料的發(fā)展，投身水性涂料的研究當(dāng)中的年輕人也越來(lái)越多，未來(lái)水性涂料在我國(guó)的發(fā)展形勢(shì)一片大好[4]。同時(shí)，石化能源的缺乏給水性涂料的發(fā)展帶來(lái)了新的機(jī)遇。因?yàn)槭唾Y源屬于不可再生資源，在石油資源日益緊缺的大環(huán)境下，世界石油價(jià)格飛速上漲，和石油有關(guān)的相關(guān)產(chǎn)品價(jià)格也就相應(yīng)升高，這個(gè)時(shí)候人們注意到了水性涂料的優(yōu)點(diǎn)，因此近年來(lái)我國(guó)工業(yè)涂裝方面使用水性涂料的例子越來(lái)越多，而根據(jù)國(guó)家的環(huán)保政策，水性涂料的特點(diǎn)能夠很好響應(yīng)其號(hào)召，這是難得的發(fā)展契機(jī)。

5 結(jié)束語(yǔ)

在我國(guó)，新環(huán)保法律的出臺(tái)伴隨著水性涂料的開發(fā)工作，為我國(guó)其他領(lǐng)域帶來(lái)了新的涂裝選擇，如何在水性涂料領(lǐng)域取得優(yōu)勢(shì)，已經(jīng)不僅僅是涂裝行業(yè)的任務(wù)，而是能夠上升到國(guó)家戰(zhàn)略高度的目標(biāo)。在提倡綠色健康的環(huán)保大背景下，水性涂料的發(fā)展定能在未來(lái)取得長(zhǎng)遠(yuǎn)進(jìn)步。