水性涂料的化學配方應用及其發展前景

成綿江

（廣東產品質量監督檢驗研究院，廣東 廣州 510000）

0 引言

不可再生資源的過度采集將石化資源推上風口浪尖，涂料行業的發展受到了石化能源的限制，人們急需一種環保高效的涂料替代傳統涂料。而在這時，水性涂料的出現使得涂料市場重現生機，但水性涂料在我國發展緩慢，主要是大眾對于涂料方面認知的欠缺所致，因此，在發展水性涂料的道路上我們還有很長的路要走。

1 水性涂料及其種類

1.1 概念

現在市場上也出現了各種各樣的水性涂料，但是消費者往往對于其是什么東西并沒有統一的概念，仿佛只是聽起來“高端”一些。其實水性涂料就是把水作為分散質或者溶劑的新式涂料，它可以根據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

在分析聚氨酯結構的時候人們發現，其中包含有氨基甲酸酯這種聚合物質，這個物質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度，使得制作出來的水性材料內聚力更強，同時粘性更大。這種水性涂料還有著低溫成膜的特點，有著傳統涂料難以比擬的耐久度和黏力。

1.2.2 環氧樹脂型

這種水性涂料以環氧樹脂為主要原料，能夠在水中分散，這就使其具備了清洗方便的特點，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化合物和溶劑含量不高，給環境帶來的負面影響較小，綠色環保。這樣的屬性涂料優點在于能夠帶來不小的經濟效益，將其同其他水性物質混合，能夠提高其效果，節省資金。

1.2.3 丙烯酸酯型

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

2 現今水性涂料的應用

2.1 涂裝木制品

木制品的涂裝主要是通過以下三種方式應用水性涂料的：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保的，直接通過水稀釋就可以達到使用的目的，由于這樣的特點被廣泛應用在兒童用家具上。

2.2 涂裝電梯

其實原有的電梯涂裝方式并非不綠色環保，而是在實際使用過程當中受到了不小的限制，曾經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，經過一些時間的積累后就難以換顏色了。在水性涂料正在發展的今天，電梯當中逐漸發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溶劑，使電梯的環保系數更上一個檔次，對人體的傷害也更小。

2.3 涂裝汽車

眾所周知，汽車涂裝需要小心翼翼，無論是所用涂料還是涂裝手藝都要求十分嚴格，而水性涂料在汽車涂料行業中使用比例在我國還非常低，比起國外還有巨大的差距，原因主要在于涂裝價格高昂，一般人都不會選擇這樣的方式涂裝自己的愛車。不過在近幾年我國汽車涂裝當中采用水性涂料的車主越來越多，說明我國市民對于水性涂料的認知正在飛速發展，相信在未來水性涂料的市場產油率能夠到達一個新的高度[2]。

2.4 涂裝塑料

不光是機械涂裝領域，塑料的涂裝同樣可以使用水性涂料，比起金屬設備，塑料制品往往更加貼近我們的生活，使用水性涂料涂裝，能夠降低有機溶劑的危害。改良后的水性涂料甚至可以防火防細菌，更多的涂裝功能還有待開發，這就要求我國的研究者們在水性涂料的研究上追求更多的功能。

3 水性涂料在我國發展中遇到的問題

3.1 對水分的要求

水性涂料對于環境濕度的要求很高，這是由于水性涂料當中所含的水有著高沸點，因此難揮發，但如果周邊環境的濕度很低，水性材料就有可能快速揮發而導致開裂的發生。但是因為涂料是水性的，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生變形和褶皺[3]。

3.2 對墻體要求高

水性材料的特性更偏向于水，因此就對于墻體清潔度有著不小的要求。如果墻體磕磕巴巴，水性涂料會因為水的表面張力而難以將其灌滿或者涂抹均勻，導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強大的機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，如果遇到強大的水流，水性涂料當中那些分散的分子會被強制壓在一起，宏觀上看就是一個固體小顆粒，這樣就會在管道上形成一個又一個的小麻點。

3.4 腐蝕設備

使用水性涂料涂裝的設備或多或少都會對設備產生腐蝕作用，如果設備是鐵質的，則腐蝕作用更強。因此在一些特定場合需要使用水性涂料，又無法避免金屬設備，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中，各國都遇到了很大的阻力，無論在國內還是國外，不腐蝕金屬的水性涂料的開發都不順利，生產和應用都只是很小的一部分，且大多數還處于實驗性質。不過難題沒有阻止各國學者對于水性金屬涂料開發的熱情，這些年來相關的新涂料不斷涌現，雖然還遠遠不能夠達到溶劑型金屬涂料的水平，但各國致力于減少腐蝕作用的研究數不勝數，相信在未來結合更先進的工藝，我國可以在水性金屬涂料的研究中拔得頭籌。

4 水性涂料在我國的發展前景

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，與傳統涂料不同，但水這種物質在我們的生活當中可以說再熟悉不過了，不管是洗衣做菜還是飲用都離不開它，所以這種涂料當中水性只能表現出它的性質像水，但它真正成功的地方在于降低了涂料當中有機溶劑的占比，甚至完全替代有機溶劑。之所以得到這樣的結論，是因為傳統涂料當中所包含的有機溶劑為人類的生活帶來了太多的困擾，但在水性涂料出現之前，人們必須接受傳統涂料帶給人們的負面作用。

其次，水性涂料的優點不僅限于保護環境，它還能夠保護施工的人員，工作在涂料行業的工人肯定都或多或少的受到了傳統涂料的毒害，甚至有的人還經歷過有機物質燃燒的火災。而水性涂料的出現使得無毒化處理變得更加簡單，對于工人的毒害更小，為了環境著想的同時也要為那些工作在一線的涂料工人送去健康。

最后，從價格上來說水性涂料有著更加經濟實用的性價比，傳統溶劑當中含有的有機溶劑受到石油的制約，而水性涂料因為含有很少有機溶劑，甚至直接不含有機溶劑，所以受到的制約很小，且價格很便宜。因此，比起使用有機溶劑卻要受到其他國家石油價格的影響，自己創新開發水性涂料就好比是掙脫枷鎖一般的存在，誰能夠開發出自己的水性涂料并廣泛應用，就可以緩解通過有限的石化能源開發有機溶劑的壓力，也能夠為國家之后的經濟帶來不小的效益。由此可以看出，水性涂料的開發不光只是涂裝行業的一種趨勢，更是國家提高自身競爭力和緩解石化能源壓力的新途徑。

4.2 前景

我國的水性涂料發展還在摸索當中，現今在工業等領域的占比還比較小，多種因素都在影響著水性涂料的發展，開發價格，技術條件制約以及相關法律的不完善都導致其發展緩慢，在國外水性涂料的銷售占比可以達到大概八成，但我國只有四成，這就顯示出我國在水性涂料發展當中的不足。不過這些年來我國環保政策的出臺以及全國人民環境保護意識的提高都促進了水性涂料的發展，投身水性涂料的研究當中的年輕人也越來越多，未來水性涂料在我國的發展形勢一片大好[4]。同時，石化能源的缺乏給水性涂料的發展帶來了新的機遇。因為石油資源屬于不可再生資源，在石油資源日益緊缺的大環境下，世界石油價格飛速上漲，和石油有關的相關產品價格也就相應升高，這個時候人們注意到了水性涂料的優點，因此近年來我國工業涂裝方面使用水性涂料的例子越來越多，而根據國家的環保政策，水性涂料的特點能夠很好響應其號召，這是難得的發展契機。

5 結束語

在我國，新環保法律的出臺伴隨著水性涂料的開發工作，為我國其他領域帶來了新的涂裝選擇，如何在水性涂料領域取得優勢，已經不僅僅是涂裝行業的任務，而是能夠上升到國家戰略高度的目標。在提倡綠色健康的環保大背景下，水性涂料的發展定能在未來取得長遠進步。