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水性涂料开发应用现状与发展对策


2010 年 11 月 第 13 卷第 11 期

Nov.2010 Vol.13 No.11

水性涂料开发应用现状与发展对策 ) (Ⅱ
李桂林
(中海油常州涂料化工研究院, 江苏 常州 213016 ) TQ633 中图分类号:TQ331.4; 文献标识码:A 文章编号:1007-9548 (2010 11-0030

-02 )

Development Countermeasures and Application Status of Waterborne Coatings Ⅱ ( )
Li Guilin 4.1.2 注重协调发展 开发水性涂料既要高目标定向、 高起点定位, 又要 制定有限规划, 逐步实施; 研发项目取决于市场, 研发 成果回归于市场, 做到研发成果与推广应用协调发展, 有效地将科研成果转化为应用产品,拓展新领域和新 市场; 合理协调、 解决水性涂料可用性与尚存缺欠的矛 盾, 在重点试用中取得应用突破; 注意水性涂料与每种 互动式发展; 大专院校、 涂料企 环境友好涂料的协调、 业和应用单位组成水性涂料研发应用联合体,营造一 种协调顺畅、 持续有序的开发应用局面。 4.1.3 优先开发原则 在水性涂料体系中,确定重点优先开发的水性涂 料品种, 掌控开发应用的主动权, 在同一水性涂料品种 研发时, 抓住影响性能的主要指标, 优先解决关键技术 难点, 掌控研发品种的竞争优势; 预测水性涂料品种的 市场前景及市场空间,优先开发可主导市场的涂料品 种, 增加市场的预计占有率; 在开发新品种时, 优先采 用产品创新及成膜物结构更新技术, 启动灵感与智慧, 设计有自主知识产权的高端产品。 4.1.4 配方设计方法 水性涂料配方设计必须运用针对性原则与方法。 不同服役对象及环境的水性涂料,应采用不同结构及 性能的成膜物、 颜填料、 助剂等基元组分, 通过不同的 成膜方式, 呈现不同的涂膜特性, 以达到实用要求。在 研发过程中, 要使用有针对性的操作方法 [13], 如分步 法、 优选法、 预测法、 参比法、 逆向法、 计算机法和经验 法等,充分发掘并利用涂料配方设计操作方法的多样 性、 协同性及创新思维方法, 达到水性涂料配方设计的

表 5 水性木器涂料部分品种示例 涂 料 名 称 水性丙烯酸改性聚氨酯涂料 水性聚氨酯木器涂料 水性双组分木器涂料 水稀释性丙烯酸木器涂料 水性双组分聚酯型聚氨酯木器涂料 水性丙烯酸酯木器涂料 多重交联水性 UV 固化木器涂料 水性木器封闭底漆 性 能 与 应 用 以丙烯酸改性聚氨酯核壳结构水分散体 (ER- 05) 为基料制造的水性木器涂料, 表干 0.5 h, 实干 3 h, 涂膜摆杆硬度 0.64, 浸水后不泛白, 吸水低, 耐乙醇擦拭性优, 耐绿茶和酱油等污渍性好 有良好的低温成膜性和耐高温回黏性, 优异的柔韧性和耐磨性, 涂膜丰满, 用于实木板、 木纹面板、 胶 木板、 木屑板和纤维板等制造的器材上, 适用于家具、 木地板和文体用品等领域 防水堵漏和船舶底漆等, 水性双组分聚氨酯涂料具有与溶 水性双组分环氧涂料主要用于木质地板、 剂型双组分聚氨酯涂料相当的耐磨性、 柔韧性、 耐久性和耐化学药品性, 用于木器方面 水稀释性丙烯酸树脂有优异的冻融耐热循环稳定性 40 ℃/15 h→80 ℃/6 h→100 ℃/6 h, 10 个循 (经 环) 木器涂料形成涂膜有优良的耐刻划、 , 耐乙醇等性能, 光泽为 87%~89%[12] 由水性聚酯分散体与水性多异氰酸酯 (WT- 2102) 制备水性双组分木器涂料, 涂膜附着力 1 级, 柔韧 性 1 mm, 耐水 48 h, 摆杆硬度 0.75, 耐冲击 50 cm, (60 °) 92% 光泽 为 以新的聚合技术及不同改性方法合成丙烯酸酯乳液为基料, 制造水性丙烯酸酯器涂料, 具有干燥快、 硬度较高、 成本低和耐候性好等特点, 提升涂膜综合应用性能后, 将成为有前途的品种 再引入季戊四醇三丙烯酸酯增加双键含量, 通过 采用接枝聚合制备水性 UV 固化丙烯酸 - 聚氨酯, 小分子扩链, 三羟甲基丙烷交联及环氧树脂改性等, 实现多重交联固化, 增加交联密度, 使涂膜有更 好的耐水和耐溶剂性, 也提高了涂膜硬度 采用叔碳酸乙烯酯、 丙烯酸酯单体及双丙酮丙烯酰胺合成的乳液制备水性木器封闭底漆, 提升涂膜 耐水性和封闭效果, 硬度达到 2H

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目的。 4.2 突破水性涂料推广应用瓶颈 4.2.1 不求完美 只求适用 从涂装及应用考虑,有的水性涂料与传统涂料间 存在差别,这种差别构成水性涂料发展的内在直接动 力。 在推广应用过程中, 水性涂料会同传统市场发生不 适应、 不协调、 不认可的状况, 只有坚信环保理念, 以渐 进形式持续开拓与发展,创造水性涂料应用性能跃升 的条件, 才会将水性涂料的发展引入正常轨道。 应用涂 料企业要对水性涂料给予客观的适用性评价,不提出 脱离实际的苛刻要求, 积极为水性涂料提供试用平台, 以平和心态应对解决试用中发现的缺陷及不足,经过 改进、 提高, 逐步满足使用条件。水性涂料是一类有很 强生命力的新型材料,要强化对水性涂料优越性的认 知度, 切勿急功近利及追求完美, 制止损害生态文明, 为水性涂料推广应用开绿灯。 4.2.2 开展应用技术研究 ⑴应用技术研究的关注点 抓住涂料组分的复杂性与性能需求的多样性, 探 寻涂料基元组分间的相互作用及影响性能规律,解决 水性涂料应用技术难点;贴近应用现场,索取准确信 息, 认真分析研究, 解决推广应用中的实际问题; 科学 选用涂料基元组分, 重视制造工艺, 创新配漆技术, 改 进涂装技术及调整施工工艺等核心应用技术措施, 是 提升水性涂料质量的保障要素; 提升水性涂料固含量、 贮存稳定性及适应性, 改善涂膜的力学及物理性能, 开 发新的交联 (固化 剂及助剂品种, ) 是水性涂料开发应 用的重点内容。 ⑵提升涂料品种竞争力 单纯依靠技术引进来提高涂料品种竞争力的理念 和措施值得深思与反省,模仿而无创新的品种无法施 展强的竞争力, 只有以涂料企业为研发主体, 坚持自主 创新,制定开发规划,开发高技术含量的创新涂料品 种, 才会牢牢抓住涂料生存与发展之本, 使涂料企业在 国内外竞争中立于不败之地。要持续激活研发水性涂 料的潜力, 提升水性涂料的市场竞争力与市场占有率, 逐步形成涂料产品优势。 ⑶低利润销售 高质量服务 目前,有的水性涂料初始售价偏高,不易推向市 场, 扩大销路, 制约新品种推广应用。应依据涂料产品 的性价比, 确定合理的销售价位, 增加用户试用涂料新 品的积极性,是突破水性涂料推广应用瓶颈的重要措 施之一。 生产涂料企业主动推行低利润销售, 打开应用 市场, 抓住先入为主的优势, 为产品占有市场创造有利 条件。试用涂料企业主动提供展示涂料新品应用性能

的平台, 双方协同发挥水性涂料的效能。 在日新月异的 发展形势下, 新品种的时效性有限, 涂料生产与试用双 方企业都应珍惜宝贵的时间, 抓住机遇, 尽快将新品推 向市场。在质量、 品牌、 广告、 企业形象、 信息、 服务、 性 价比和诚信等立体综合竞争体系中,应把高质量服务 作为提升产品市场占有率和竞争力的突破口。 4.3 推行相关标准 健康有序发展 强制性国家标准的颁布执行有利于规范水性涂料 市场, 确保水性涂料健康、 有序、 快速地发展。 加大宣传 力度, 提醒全民增加环保意识及识毒能力, “身在 清除 不防毒、 不怕毒” 的错误理念与行为, 不允 毒中不知毒、 许含毒害物的涂料产品继续捣乱市场、 污染环境、 损伤 人身健康, 迫使其退出市场。要求涂料产品的 VOC 含 同 量和 HAP 限值都需达标,才会达到环保规范标准, 时涂膜服役过程中不产生二次污染物。 推行水性涂料规范标准, 对经济发展、 生态文明和 美化生活做出贡献。 4.4 涂料组分绿色化 不合格的溶剂型涂料中的甲醛、超量的游离异氰 酸酯和胺类化合物等有害残余物严重破坏生态环境。 常规溶剂型涂料挥发到大气中的有机溶剂,在日光下 产生化学烟雾,它们在氧化物和紫外光作用下生成危 及生物生存的臭氧[14]。为避免溶剂型涂料带来公害及 资源浪费,必须在涂料中使用绿色组分并减少有机溶 剂用量。设计水性涂料配方时, 限定采用无污染、 无毒 颜填料及助剂等基元组分, 是保护生态环 害的成膜物、 境及营造美好生活愿景的明智决策。开发应用绿色涂 料用基元组分是涂料工业发展的必然趋势,是实现涂 料产品无污染化的必由之路。

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结语

水性涂料用成膜物及助剂的开发研究,使水性涂 料开发应用步入快车道。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。 参考文献:
[ 1 ] 孙顺杰, 洪永颂, 张琳.硅树脂外墙涂料的配方设计与性能 研究[J].涂料工业, 2008, (10 : 38 ) 4-7. [ 2 ] 王益珂, 姚金水, 张希岩, 等.有机硅-丙烯酸酯弹性乳液的 制备与研究[J].涂料工业, 2008, (4 : 38 ) 14-17. [3] 蔡永源. 水性环氧树脂应用进展[J]. 环氧树脂应用技术, 2008, (12 : 25 ) 20-21.

(下转第 40 页 )

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表 10 不同填料代替部分锌粉时无机富锌底漆的性能 项 目 未使用 0.5 24 2 1 49 4H 4 500 ℃, h 600 ℃, h 4 0 0 0 2 0 0 2.0×10
4

BaSO(1 000 目) 云母粉 000 目) 磷铁粉(800 目) (1 4 0.3 24 0 1 49 5H 0 0 1 1 0 0 3.0×10
4

磷酸锌 0.3 24 0 1 39.2 4H 0 4 0 2 0 0

玻璃鳞片 0.3 24 2 2 39.2 4H 0 4 0 0 0 0

石墨微粉 0.3 24 0 1 29.4 3H 0 4 2 3 0 0

表干时间 /h 实干时间 /h 附着力 (划格法) 级 / 柔韧性 /mm 耐冲击性 /cm 铅笔硬度 耐热振性 / 级 耐水性 (30 d) 级 / 耐盐水性 (3%NaCl 溶液, d) 级 30 / 耐汽油性 (200# 汽油, d) 级 30 / 耐二甲苯性 (30 d) 级 / 表面电阻 ) (Rs /Ω

0.3 24 0 1 49 4H 0 1 0 0 0 0 5.0×10
4

0.3 24 0 1 44.1 4H 0 3 0 3 0 0 5.0×10
4

1.0×10

4

5.0×10

4

250

国内磷铁粉厂商推荐磷铁粉含量在 15% ~ 20%, 应该是合适的, 但是要根据具体情况而定。 第一, 根据基料。 双组分无机硅酸锌底漆防锈性能 优异。在表 3 中, μm、 Fe2P 含量高达 40%,仍有 75 6 000 h 的耐盐雾期。 而表 7 环氧富锌底漆中磷铁粉含 量超过 30%时, 耐蚀性急剧下降。不同基料应添加不 同量的磷铁粉。 第二,根据涂层配套设计对底漆的具体要求。目 前, 重防腐涂料厂在产品销售中, 绝大多数以工程直销 方式进行。在工程招投标书中,标有设计院对涂层配 套、 技术指标等的具体规定。 如规定环氧富锌底漆的锌 粉含量按 ISO: 12944-5: 2007 的要求,必须达到干膜 厚的 80%, 此时, 如为了降低成本, 加了过量的磷矿 粉,不仅抽检不合格,甚至会导致涂层防腐蚀性能下 降,影响公司声誉。另外规定膜厚也是至关重要的因 素, 漆膜厚单位面积内锌粉含量高, 可适当加大磷铁粉 的添加量; 漆膜薄锌粉含量低, 不适宜添加高含量磷铁 粉, 以此来保证漆膜质量。 第三, 根据富锌底漆的用途。 富锌底漆可作为车间 底漆 (预涂底漆 , ) 各国船级社对它耐蚀时间的要求为 3 ~ 6 个月 (室外 ; ) 电焊、 切割时损伤面积要小; 车间底 漆的规定膜厚不能超过 25 μm;因此车间底漆中磷铁 粉的加入量的比例, 必须小于 10%, 才能保证上述质 量要求。在一般的涂层配套设计中, 环氧富锌、 无机硅 酸锌等富锌底漆是作为与钢材结合的底漆,设计膜厚 为 80 μm, 同时又要复涂中层漆、 面漆, 在重防腐场合 下, 总膜厚大于 240 μm。 在这种富锌底漆中, 可按需要 加入 15% ~ 20%的磷铁粉。 第四, 为便于业主、 监理、 施工单位的工作, 涂料生 产厂家应提供完整的涂料产品说明书。“富锌底漆” 对 、

“含锌底漆” 低锌底漆” “ 、 等不同产品, 有不同的产品牌 不同的锌粉含量和不同的施工说明。 号、 第五, 磷铁粉的着火点为 260 ~ 287 ℃, 贮存时应 注意防火。
——————— —————— —————— 收稿日期: 2010-05-21

!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! (上接第 31 页 )
[4] 崔嘉敏, 张胜文, 何立凡, 成膜助剂在多层核/壳丙烯酸 等. 酯乳液中的应用[J].涂料工业, 2008, (10 : 38 ) 19-22. [5] 张婧, 钱建刚, 田佩秋.超细滑石粉的分散及其在水性涂料 2008, (4 : 38 ) 52-54. 中的应用[J].涂料工业, [6] 李桂林.环境友好涂料配方设计[M].北京: 化工出版社, 2007: 382-383. [7] 贾艳华, 潘明旺, 陈树东.高性能水性双组分汽车清漆的制 备[J].涂料工业, 2008, (5 : 38 ) 63-65. [8] [9] 涂伟萍.水性涂料[M].北京: 化工出版社, 2006: 403-407. 戴家兵. 国内水性聚氨酯树脂应用技术最近进展[C]. 第 6 届 PU 涂料技术研讨会论文集, 2005: 9-14. [10] 刘丽湘, 温晓萌, 蔡永源.水性环氧树脂涂料改性研究进展 [J].热固性树脂, 2009, (6 : 24 ) 55-58. [11] 李桂林, 马静.环境友好涂料配方设计[M].北京: 化工出版 社, 2007: 631-646. [12] 付荣兴.考察水溶性丙烯酸树脂冻融耐热循环对树脂性能 的影响[C].2005 年 PU 涂料技术研讨会论文集, 162-165. [13] 李桂林.涂料配方设计与涂料发展概述[C].第 13 次全国环 氧树脂应用技术学术交流会论文集, 2005: 31-32. [14] 李桂林.高固体分涂料[M].北京: 化工出版社, 2005: 1-10.

—————— ——————— —————— 收稿日期: 2010-05-14

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