關于水性工業涂料的探析

李念偉

摘 要：水性涂料綠色節能，環境友好，市場潛力巨大，是當前涂料產業發展的重要方向。我國在水性涂料方面的研究工作起步較晚，和國外先進水平相比差距很大。加快水性涂料的研究開發與應用，是目前我國涂料企業的重要課題。文章針對選用水性環氧樹脂、水性丙烯酸樹脂為基料的工業用水性涂料的設計開發進行討論，敘述了試驗的基本情況，并對試驗對象涂料進行了較為全面的檢測分析。按照國家標準檢測，本次試驗設計的水性涂料性能達標，適合推廣。同時，圍繞水性涂料的組成及性能間的關系進行分析、闡述，對于涂料企業開展水性涂料設計開發工作具有一定參考價值。

關鍵詞：應用化學；水性涂料；工業涂料；涂料性能

引言

涂料是重要的工業產品，廣泛應用于社會生產、生活的各個領域。隨著科學技術的發展，不同用途的涂料被開發出來，功能日益豐富，性能越來越好。傳統的涂料使用大量有機溶劑作為溶劑或稀釋劑，會對周圍環境造成污染，對人體健康也有具有不同程度的危害性。隨著綠色環保理念逐漸深入人心，有機溶劑涂料的缺陷逐漸為人們所重視，新型環保涂料成為涂料當前開發的重點。水性涂料采用水為稀釋劑，不但化學耗氧量低，不易燃燒，綠色環保，而且由于對有機溶劑需求少，性價比相對較高，是新型涂料開發工作的主要方向之一。水性涂料自問世以來，在國外發展較快，我國水性涂料相關研究尚處于起步階段，整體研究和應用水平都較為落后。當前，我國經濟體制改革和產業結構調整正逐步深入，節能環保型產品市場發展空間極為廣闊，水性涂料符合市場發展趨勢要求，具有巨大的經濟潛力和發展前景，是涂料企業未來必須重點發展的涂料產品。

1 試驗基本情況概述

1.1 主要原材料的選擇

本次試驗采用水性環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）水性環氧涂料基料的選擇要求。水性環氧樹脂樹脂主要用于生產底漆。基于這個原因，其應具備以下性能：a.和金屬基材間粘結緊密，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。其應具備以下性能：a.層間附著力良好；b.耐水、耐化學性能表現良好；c.漆膜光亮、硬度高，流平性加，便于施工作業。d.具有良好的耐候性和耐沾污性，保光性能佳，能長久保持漆膜亮麗外觀。

1.2 涂料制備過程

（1）主料制備。a.按設計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高攪拌速度進行分散，持續20分鐘。b.使用研磨設備進行研磨，直至顆粒細度低于20微米。c.導入調漆釜中，按設計配比加入水性乳液及部分助劑，攪拌均勻后檢測粘度，如不達標則使用去離子水、增稠劑進行調整，性能檢驗合格后，過濾、包裝。（2）硬化劑制備。在分散釜中按設計配比依次加入硬化劑、去離子水及各類助劑，攪拌均勻。檢測合格后，過濾、包裝。（3）水性涂料的使用。以水性環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加工、存放，使用時現場按照設計配比混合并攪拌均勻，根據具體施工條件使用去離子水條件粘度后噴涂。由于環氧樹脂基料和硬化劑接觸后就會發生交聯反應，時間一長就會凝膠化，所以要堅持用多少，配多少的原則，適量配置，配完就用，避免浪費。水性丙烯酸樹脂為基料的水性涂料使用較為簡單，只需用去離子水調節粘度到適用范圍即可噴涂。用不完的涂料可以穩定存放，以待以后再用。

1.3 主要性能參數

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

檢測結果顯示，本項目所設計的水性環氧底漆和水性丙烯酸面漆施工性能表現良好，漆膜的耐水性、耐鹽霧性、耐候性達到一般工業防腐涂裝標準，市場前景良好，適應推廣。

2 試驗結果分析

2.1 關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。從大量試驗中可知，成膜助劑沸點高，難揮發。如果加入量過多會導致漆膜流平差，干燥慢等問題，降低漆膜質量，所以必須科學設計、嚴格控制助劑添加比例，既要保證充分發揮其應有作用，也要避免產生其他副作用。需要注意的是，施工環境對于涂料中助劑的添加量也有一定影響，如果空氣濕度過低，相對濕度達到30%時，容易出現成膜助劑揮發速度過快，成膜效果不理想的現象。通過摸索實踐，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良好。

2.2 關于貯存穩定性的分析及建議

涂料隨著放置時間延長，內部會發生化學變化，引起性能質量降低，最終無法使用。所以，自評價涂料時，貯存穩定性是一個常規且非常重要的指標。涂料貯存穩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。這些物質質量的高低，不僅會影響其在涂料中的添加比例、使用效果，還會對涂料貯存穩定性產生影響。防塵劑和填料的使用是我國涂料生產應用中的突出問題，不但影響涂料穩定性，還會影響到漆膜光澤度。在進行水性涂料研發時，必須細加分析，通過大量對比試驗來確定哪些添加劑對特定涂料最適合，以及各種添加劑在涂料中的添加最佳比例。對于存在的各類問題，要采取有針對性的方法加以解決，比如水性環氧涂料中的顏填料分散情況比溶劑性涂料中要差，容易發生聚集沉淀，可以通過添加水性膨潤土膏加以改善。

2.3 關于涂料閃銹的分析及建議

金屬銹蝕本質上屬于電化學反應。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間里容易出現閃銹現象，同時使用閃銹抑制劑和活性顏料是解決這個問題的主要方法。

3 結束語

環保節能是水性涂料最大的優勢之一。隨著環境污染和資源緊張問題的不斷加劇，水性涂料的需求會越來越大。加快推進我國水性涂料研發應用工作，既是社會發展的客觀要求，也是涂料企業在未來的市場競爭中站穩腳跟，實現可持續發展的必由之路。

參考文獻

[1]李幕英，劉國旭，荊旺，等.水性工業涂料的發展現狀及趨勢[J].現代涂料與涂裝，2010（1）：35-37.