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浅析水性涂料特性及其应用


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浅析水性涂料特性及其应用
这一大家族包含的类别众多: 油漆、乳胶漆、水性漆等等。其中,水性涂料是一种以水 作为分散介质或是溶剂的涂料,主要分为这样三类: 水稀释性涂料、水溶性涂料、水分散性 涂料。水性涂料在各行各业中的应用相当的广泛,室内外装修、汽车工业、船舶业等等都可 以看到水性涂料的身影。

涂料最主要的成分是是水。 由于溶剂是“水”的原因, 水性涂料的特性与溶剂涂料存在 较大的差别。 1 水性涂料的特性 1. 1 水性涂料具有较强的表面张力 涂料中最主要的成分是水, 这一特点使得水性涂料在表面张力上远远强于溶剂涂料。 有 相关数据显示,在相同条件下,水的表面张力能够达到大概在 70mN/m,而有机溶剂的表面 张力仅为水性涂料的 30%。较强的表面张力是水性涂料最为显著的特性之一。 1. 2 水性涂料具有较高的汽化温度 测试表明水性涂料中水所占的比例达到了 70%, 水在汽化温度上较高使得水性涂料在喷 涂使用的时候不易挥发。 与此同时, 水性涂料在进行雾化处理时不会像溶剂涂料那样易挥发。 总而言之,较高的气化温度使水性涂料受到了市场的青睐。 1. 3 水性涂料具有一定的触变性 较强的表面张力、较高的汽化温度意外,水性涂料还具有一定的触变性。水性材料触变 性指的是由于外力作用,水性涂料自身黏度发生变化,例如对水性材料进行搅拌时,水性涂 料的黏度降低。 2 水性涂料优缺点 2. 1 水性涂料的优点 2014 年相关数据的统计, 世界工业涂料的产量已经达到了 1500 万 t。 在工业涂料当中, 溶剂型涂料所占比例为 75%。若利用水性涂料对溶剂型漆实现代替成功,以 50%的代替率计 算,每年 VOC 的排放量将减少 240 万 t,有效的减少了资源浪费,可以节约人民币 150 亿 元。除了在环保以及经济上的巨大优势,水性涂料由于主要成分是水,在在根本上解决了运 输、施工以及生产过程中发生火灾或是爆炸的危险。 2. 2 水性涂料的缺点 水性涂料具有一定的缺点。 水性涂料在一定程度上会对涂装设备产生腐蚀作用, 使用水 性涂料的涂装设备需要经过额外的处理, 即采用不锈钢材料或是防腐蚀衬里, 在一定程度上

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增加了设备造价。与此同时,水性涂料由于腐蚀性的原因,其输送管道需要进行特殊处理, 以防金属被腐蚀,即使用不锈钢管。 3 水性涂料的应用 3. 1 水性涂料在室内装修中的应用 水性材料与溶剂材料相比更加的环保, 水性材料在室内装修中的应用较为常见。 下面就 乳胶型硅藻土水性涂料在室内装修中的应用进行详细说明。 3. 1. 1 对室内湿度进行调节 乳胶型硅藻土水性涂料是一种新型的水性涂料, 它利用硅藻土自身的超微细孔道对室内 湿度进行调节,并具有良好的效果。乳胶型硅藻土水性涂料具有超微细孔,比当前被当做除 潮剂使用的木炭细孔多出 5000 ~ 6000 倍。多雨季节室内湿度会有所上升,人体会感到不 适。 乳胶型硅藻土水性涂料当中的硅藻土利用超微细孔对空气中的水分进行自动吸收, 并进 行储存,降低室内湿度。天气干燥时,室内水分含量极少,空气干燥,人体出现皮肤干燥现 象。这时,乳胶型硅藻土水性涂料将储存在硅藻土超微细孔当中的水分进行释放,增大室内 空气中的含水量,提高室内湿度,让室内保持一个较为合适的湿度范围内。乳胶型硅藻土水 性涂料当中成千上亿个超微细孔形成的空间对水分的储存量惊人, 并不会因为水分的吸收出 现膨胀或是剥离的不良现象。 3. 1. 2 吸收室内空气中甲醛或其他有害物质 乳胶型硅藻土水性涂料能够对室内空气中的甲醛或是其他有害物质进行吸收。我们知 道,在新房装修或是搬入新家具的过程中,由于技术限制,大部分的装修建材以及新家具中 使用的油漆和胶水当中含有大量的甲醛、VOC 等。这些物质易挥发,并对人体有一定的毒害 作用。当室内甲醛或是 VOC 等物质积累当一定的量是,会对人体造成较大的伤害。乳胶型 硅藻土水性涂料当中的超微细孔能够吸附空气当中大部分的甲醛以及 VOC。 3. 2 水性涂料在铁道车辆中的应用 随着我国社会经济的迅猛发展, 铁路客运量不断增加。 高性能的防护性涂料对铁路客车 起到了一定的保护作用。相关资料显示,当前我国仅造新车这一项每年消耗涂料用量高达 6000t。与此同时,铁路货车对涂料的需求量以及要求也不断攀升。改革开放以来,我国铁 道车辆在涂料使用选择以及涂装工序上经历多次变革变化,对涂料的选择要求变得更加严 格,对工艺水平的要求也逐步提升。水性涂料的出现为铁道车辆涂料的选择增加了多样性。 以曹立安等人研制的水溶性厚浆醇酸树脂漆为例, 该水性涂料得到了广泛认可。 当前已先后 通过铁道部的车辆研究等部门认可。 国家涂料质量监督检测测试中心对该水性涂料进行了测 试, 认为其显示出了良好的物理性能、 具有优异的耐腐蚀性, 同时与溶剂涂料相比更加环保。 以高特内部的涂层为例,里面使用的涂料均为水性涂料,其中以树脂类的水性涂料为主。 3. 3 水性涂料在汽车工业中的应用

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在众多工业涂料当中,汽车涂料的用量位居榜首。在汽车工业较为发达的国家,汽车涂 料的用量甚至占到了涂料总产量的 20%。当前随着汽车工业的迅猛发展,汽车工业对涂料提 出了新要求: 要具有良好的环保特点; 涂膜要具有一定的耐磨、 耐腐蚀性; 性价比高; 具有 较高的科技含量。以汽车车身为例,其对汽车涂料的耐磨性能、防水性能有较高的要求,而 车体内部的涂料则要求具有环保特性,不能含有对人体有害的物质。 水性涂料与溶剂涂料相比,具有良好的环保特点,以及防火灾的安全性,在汽车工业中 得到了广泛应用。 有数据显示, 水性涂料在汽车工业中的使用量占到了汽车工业涂料总使用 量的 60%。 3. 4 水性涂料在船舶工业中的应用 当前,船舶涂料的总体发展方向是: 省力、高效、低毒、安全、无公害、省工程以及通 用。目前水线以上的船壳涂料以醇酸类水性涂料为主,除此以外,还有有机硅改性醇酸、氯 化橡胶类、 丙烯酸改性醇酸以及聚氨酯改性醇酸等等。 以水性涂料当中的苯乙烯改性醇酸树 脂涂料为例,其具有以下特点: 强大的粘接力、良好的耐水性以及极快的干燥速度,这些特 性使得水性涂料成为了船舶工业中的首选涂料。 与此同时, 水性涂料防蚀防潮的性能也受到 了军事工业的青睐。 3. 5 水性涂料在塑料化工中的应用 目前, 虽然塑料用涂料仍以溶剂型涂料为主, 但水性涂料的市场会随着环保法规的日益 严格和本身技术的逐渐完善而不断上升,高性能与低 VOC 含量相结合的塑料用水性涂料具 有广泛的应用前景。开发水性塑料涂料势必将会更符合时代要求,最终取代溶剂型涂料。塑 料用水性涂料面临的难题是在成本可接受的前提下可以方便施工, 使涂膜性能易于设计与优 化。提高产品的性能,以满足不同的要求,并进一步降低 VOC 排放量。因此,水性塑料涂 料势必向高性能化、高功能化、低成本化方向发展。探索新的合成技术和制备改性复合水性 涂料提高涂膜的综合性能; 依靠分子设计和聚合物分子裁剪技术, 在水性树脂中引入特殊功 能的组分,以赋予涂膜多功能性,如含氟、含硅水性涂料和防火、抗菌和导电涂料等,进一 步开拓水性涂料在塑料件上的应用。 4 水性涂料在应用中需要注意的问题 4. 1 消防问题 水性涂料当中的主要成分是水, 这一特性决定了水性涂料为不燃物质。 但是这并不意味 这水性涂料可以完全不用考虑消防问题。 水性涂料的溶剂为水, 但是基料有可能为客人物质, 例如树脂等。当水性涂料积聚干燥后依然存在一定消防安全问题。针对这一问题,喷漆室以 及通风管道当中的积漆定期清除非常有必要。 4. 2 环保问题

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在上文对水性涂料的介绍中我们可以看到,与溶剂涂料相比,水性涂料生产中 VOC 的 排放量远小于溶剂涂料。 但是在水性涂料的生产过程中所产生的废水与溶剂涂料相当, 需要 进行多级处理,达到国家废水排放标准后方可排放。 4. 3 流挂问题 水性材料的特定决定了其易流挂的特点。 在水性涂料的使用过程中需要对其流挂现象格 外重视,以免出现不必要的浪费。可以从以下两点展开: 对涂装室内温湿度进行监控,在保 障水性涂料不流挂的前提下开展涂装工作; 对水性涂料黏度进行控制。 5 展望 只有大力开发具有自主知识产权的高性能涂料才能赶超世界先进水平, 使我国不仅是涂 料生产的大国,而且是涂料研发的强国。水性涂料大大地降低了 VOC 的含量,顺应了环保 的要求,因此水性涂料具有良好的发展前景。随着对水性涂料的研究逐渐深入,必将推动环 保涂料的应用,进而促进整个环保事业的发展。


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