水性漆的環保性和質量

俞憲和（杭州市質量技術監督檢測院浙江杭州 310019）

水性漆的環保性和質量

俞憲和（杭州市質量技術監督檢測院浙江杭州 310019）

1 水性漆的現狀

傳統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溶劑作溶解介質應用于木器、藤竹器、金屬等材料上的涂料，品種以丙烯酸樹脂水性漆和聚氨酯樹脂水性漆為主，以汽車行業的應用為驅動，逐漸向木器等材質領域發展。隨著現代工業的發展，大氣中的二氧化碳及碳氫化合物等氣體濃度不斷增加，不僅導致全球氣溫升高，對環境產生一次性污染，一些有機物與空氣中的氮氧化合物發生光化學反應，產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。據統計，全世界每年向大氣釋放碳氫化合物約2000萬噸，大部分與涂料涂裝相關。涂料制造時排放到大氣中有機溶劑量為涂料量的2%，涂裝過程中揮發到大氣中的有機溶劑為涂料量的50%～80%。各國政府不斷通過限制和降低有機物排放以為減少環境污染、改善和提高生活品質。我國政府有關部門也出臺了多項法律法規，以控制揮發性有機物(VOCs)的排放量，如環保部發布《揮發性有機物(VOCs)污染防治技術政策》，擬將實行“VOCs”排污收費制度；北京市出臺的《空氣清潔行動計劃》規定,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能淘汰清單；廣州市規定不再批準有機溶劑型涂料生產項目；深圳發布《人居年度計劃白皮書》，要求關停未經環保審批的噴涂生產線，環保手續齊全的家具涂裝線完成水性化、UV化改造或VOC污染治理。環保部、稅務總局和財政部聯合發布的對產業結構調整指導目錄中限制類的溶劑型涂料增收消費稅，并已經正式列入征稅清單。顯然，溶劑型涂料消費稅是扶持環保型涂料發展的重要政策舉措之一。消費稅的開征，將拉近溶劑型涂料與環保型涂料的市場價格差，為以環保型涂料著稱的UV光固化水性漆等帶來發展的良好機遇。這種機遇首先是政府對環境保護的重視，其次是建筑與汽車行業應用的驅動。受各國政府對于涂料VOC排放嚴格限制的影響，助推動了水性涂料市場的快速增長，2014年，歐洲地區水性漆的用量就占了占全球用量的三分之一以上。可以預見，嚴格的環境法規對于溶劑型涂料的限制將進一步推動該區域對水性涂料的需求。得益于印度、泰國、墨西哥、中國和印尼等發展中國家基礎設施建設項目的大力增加和發展，亞太地區水性漆市場將在未來幾年內獲得快速發展，增速可在8%以上。預計亞太地區將在未來的5～8年內有望取代歐洲成為水性漆最大的區域市場，其中汽車行業水性漆的應用是增長最快的領域，預計2015～2022年增長率將達到8.1%。隨著產品使用環境的改變和客戶對水性漆質量期望的提高，水性漆品種從傳統的乳液型、水分散體型、水溶型向無溶劑型和UV光固化型發展。

據預計，大型跨國公司未來將會對水性涂料市場進行適度整合，這些大型跨國公司包括巴斯夫、Berger油漆、關西涂料、艾仕得涂料系統、立邦涂料、RPM國際、PPG、阿克蘇諾貝爾、威士伯、宣偉和迪古里拉等。

2 水性漆的優點

水性漆以水為溶劑或是稀釋劑，不人為添加有機溶劑，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，無毒無刺激氣味，對人體無害，不污染環境，這是水性漆最優良的品質。家居建材行業“低碳環保”的理念已經在消費者中深入人心，“要買就要買健康”的消費觀念現在已經非常普遍。按照當前的消費觀念，健康壓倒一切，水性漆和油漆相比，就有這方面的優勢，水性漆健康環保，是綠色產業，是漆類未來發展的方向，油性漆必然為水性漆所淘汰。以水為溶劑，節約了大量資源，大大減少了施工時的火災隱患；對空氣的污染也大大降低。采用少量低毒性醇醚類有機溶劑，改善了工作的環境條件。易于生產、價格低廉、涂刷性好、涂膜柔韌，滲透性好；不會有易黃變等缺陷，漆膜更持久如新；新一代的PU水性漆產品無論是漆膜飽滿度、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，能在潮濕表面和環境中直接涂覆，對材質表面的干燥程度要求不高，涂層附著力很強，施工簡單方便，不易出現氣泡、顆粒，漆膜手感好，耐水性優良，不燃燒，可與乳膠漆等其他漆同時施工。

水性漆的廣泛使用節約了石油資源，減少了產品運輸環節，消除了對人體有毒有害、污染環境、易燃易爆的安全隱患，為企業降低了成本。

UV固化水性漆集中了眾多水性漆的優點，可自行調節涂料粘度，無需稀釋單體，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；涂裝設備和裝置可用水進行清洗；具有良好的阻燃性能；與常規自干型水性漆相比，產品在紫外光照射下快速干燥，提高了涂裝效率，被涂飾產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，克服了傳統紫外光固化涂料不能兼顧高硬度和高柔韌性問題，UV光固化水性漆很好地兼顧了柔韌性與硬度。

3 現階段水性漆的質量標準

目前水性漆主要有以下幾項有關國家標準：

GB/T23999-2009《室內裝飾裝修用水性木器涂料》

GB24410-2009《室內裝飾裝修材料水性木器涂料中有害物質限量》

GB24408-2009《建筑用外墻涂料中有害物質限量》

GB18582-2008《室內裝飾裝修材料內墻涂料中有害物質限量》

3.1 有害物質限量

GB24410-2009《室內裝飾裝修材料水性木器涂料中有害物質限量》

GB24408-2009《建筑用外墻涂料中有害物質限量》

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GB18582-2008《室內裝飾裝修材料內墻涂料中有害物質限量》

3.2 物理性能指標

GB/T23999-2009《室內裝飾裝修用水性木器涂料》

3.3 其它類型的水性漆產品目前尚無國家有關標準。

4 影響水性漆質量的幾方面原因

水性漆對于原材料、生產過程的工藝條件、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：一類是以丙烯酸樹脂為主要成膜物質的水性漆，其主要特點是附著力好，不會加深木器的顏色，但耐磨及抗化學性較差。因其成本較低且技術含量不高，成為目前市場上的主要產品；第二類是以丙烯酸與聚氨酯的合成物為主要成膜物質的水性漆，其特點除了秉承丙烯酸漆的特點外，又增加了耐磨及抗化學性強的特點；第三類是聚氨酯水性漆，其耐磨性能甚至達到油性漆的幾倍，為水性漆中比較好的產品。無論是氧化成膜、化學反應固化成膜還是UV光固化成膜，產品所用的樹脂質量優劣是影響產品品質的重要因素之一。

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

4.2 生產過程的工藝條件因素

以UV光固化水性漆為例。UV光固化水性漆是通過添加一種有機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揮發干燥和紫外光輻射固化干燥兩個過程。即在光固化前，需要閃蒸設備來干燥除水，在預干燥過程中將有機胺和水份移出后，鹽又成為水不溶的酸且成膜，然后在紫外光的照射下，預聚物發生基團聚合、交聯反應，在很短的時間內固化成三維的網狀高分子聚合物，液態的組分轉變為固體聚合物，成為硬化膜。光固化前的預干燥程度對固化膜性能影響很大，干燥不完全時，減緩光固化速度，這是因為水對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），而不能達到實干，由于膜內含有的水難以逸出，使固化膜難以成為均勻、連續相，表現為發白不透明。水的存在也不利于提高凝膠轉化率，漆膜附著性不好。要保證水性UV漆成膜質量必須保證UV光固化水性漆的預干燥一定要干燥充分、完全。因此生產過程中反應時間、溫度等各項參數的控制十分關鍵。

4.3 產品使用過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，在實際生產施工時，要嚴格把握控制漆液施工粘度、噴槍角度及板面涂布量。首先水性漆對施工過程及材質表面清潔度要求高，因水的表面張力大，污物易使涂膜產生縮孔；其次水性漆在對抗強機械作用力的分散時，漆液中分散微粒被壓縮成固態微粒，使涂膜產生麻點，因此輸送管道形狀要求良好，管壁沒有缺陷；對烘烤型水性漆，由于水的蒸發潛熱大，烘烤能量消耗大，為使液體凝結后不滴于涂膜表面影響外觀，要求有合適的調溫調濕設備，否則影響漆膜的各項物理性能。

水性漆產品作為物件表面裝飾保護用，許多良好的物理性能和抗環境介質能力是其它產品所無法代替的，特別是它的安全性更是引領行業方向的重要因素。要穩定和提高產品質量，企業需要從質量管理和控制、標準化水平及生產工藝等方面作文章，如舉辦產品質量學習班，多方面強化企業的質量意識，特別是企業高級管理人員的質量意識。企業要有完善的原材料驗收、生產過程和出廠檢驗制度。在成本控制、生產過程監控和質量關鍵點的監管方面，要制定嚴格有效的質量體系，并使之按照質量體系的要求執行。