淺談水性工業涂料取代油性工業涂料

諸 峰

浙江羅星實業有限公司 浙江 嘉興 314000

引言

隨著國際社會對環保的重視程度加深,減少涂料行業中揮發性有機化合物(VOC)使用的壓力越來越大,這導致了水性體系的發展,并且已經進行了廣泛的研究并將其用于工業涂料中。與此同時,隨著水性涂料標準出臺,我國工業涂料生產企業紛紛“下水”。在這種情況下,水性工業涂料取代油性工業涂料成為未來我國涂料行業的主要趨勢。

1 新型水性工業涂料的特點及局限

在生活用品的生產和使用領域,更加天然、環保、高品質的水性涂料產品已經成為國內涂料市場的新寵兒。一方面,這與現代社會對生活品質的追求提升有關;另一方面,也與更加嚴格的環境法規有關。隨著環保法規的日益嚴格,傳統溶劑型工業涂料向水性、粉末等環保產品轉型進程加快,水性工業涂料近年來一直是重要的研究重點。

在眾多水性工業涂料中,水性聚氨酯涂料、水性環氧樹脂涂料和水性丙烯酸樹脂涂料最受關注。以水為基礎的聚合物晶格分散體(水性工業涂料)通過降低最終產品的揮發性有機物含量(voc),為有機溶劑型涂料(油性工業涂料)提供了一種可行的替代品。這一領域的主要研究方向包括研究涂料成膜過程中粒子的聚合、不同聚合物晶格的成膜能力、粒子聚合過程中聚合段的互擴散以及乳膠涂料的機械和粘彈性能[1]。

水性工業涂料反應體積小,無回流,循環過程中反應溫度易于控制。乳化劑(陰離子型、非離子型)和其混合物、立體穩定劑(聚乙烯醇(pvoh)、羥乙基纖維素、聚乙二醇、新型保護膠體等)和一般的可聚合表面活性劑成功地穩定了水性乳膠。醋酸乙烯酯(vac)乳液均聚物和共聚物(latexes)廣泛用作水性室內外建筑涂料、涂料和黏合劑中的黏合劑,因為它們具有比雙單體均聚物更高的機械性能和耐水性能[2]。醋酸乙烯酯與丙烯酸酯類單體共聚,可以根據乳化劑的分子結構、共聚物組成、引發體系和聚合過程中的保護膠體等因素,生產出具有廣泛力學性能和分子性能的乳酸酯。最重要的是混凝土與二氧化碳的碳化反應,主要是氯化物鹽的作用,是造成混凝土降解的主要原因。水性涂層可作為抗腐蝕劑的物理屏障,有助于提高混凝土結構的耐久性。

機械強度一直是阻礙日化水性涂料實際應用的關鍵因素。水性涂料表面的微觀納米結構很容易被外力破壞,特別是機械摩擦,這會導致涂層失去疏水性,這也成為水性涂料的局限之一。此外,水性涂料及其大多數必須受到保護,以免受到微生物的破壞。為此,涂料工業減少揮發性成分的嘗試,增加了水性涂料對細菌侵襲的敏感性。

2 水性工業涂料取代油性工業涂料的必要性

采用傳統油性工業涂料的目的在于防止吸水;防止涂層表面,涂層界面以及本身的微生物感染;保護免于過多的水分吸收和紫外線;減少涂料水分的快速波動或尺寸變化;降低涂料氣穴,氣孔和邊緣潤濕不良的缺陷。然而,隨著技術的進步和發展,新型的水性工業涂料將是未來工業涂料發展的主要方向。

在具體研究中,將水性工業涂料的機械性能與三種不同的油性工業涂料的性能進行比較,通過掃描電子顯微鏡的形態學表征表明,新型水性工業涂料涂覆的KP類似于層狀結構,其中,部分涂層保留在表面上,并且部分涂層被KP吸收;與油性工業涂料相比,新型水性工業涂料表現出最高的拉伸剛度和壓縮強度;水性工業涂料的出色機械性能與環保工藝相結合,可使用生物基溶劑獲得可回收的EPS,從而為水性涂料應用帶來了諸多優勢[3]。這是由于新型水性工業涂料的一個關鍵特征是膠體穩定系統不會引入水敏感性,實際上濕粘合特性與現有的粘合促進型涂料具有完全的可比性。其中膠體穩定劑旨在與鈦螯合物(如Tilcom AT23)相互作用,從而建立一種弱的凝膠結構,該結構可以被剪切力分解。

交聯是由在所需的互擴散程度之后發生的刺激觸發的。用于智能水性涂料的不同類型的交聯涉及功能基團,例如烷氧基硅烷,羧酸,碳二亞胺,氮丙啶,異氰酸酯和多元醇,其中觸發因素可能是p H,溫度或溫度的變化含水量。這類水性工業涂料可以與締合性增稠劑(及其摻合物)和鈦螯合物一起配制,因此提供了相當大的配方靈活性,這是常規的表面活性劑穩定的油性工業涂料無法實現的。

新型水性工業涂料的另一個好處是利用眾所周知的二氧化鈦(銳鈦型)的氧化特性,發揮了光催化作為自清潔工藝的潛力,以用于日常生活用品的表面自清潔。涂料采用低溫原位合成以獲得在聚苯乙烯(PS)載體上的催化層。該技術通過引入鈦螯合物會大大提高水性工業涂料的低剪切速率黏度,加速表面污垢的分解。最終加工者無需花費任何精力進行現場上光或固化。在成型過程中,可以觀察到以裂紋形成和分層形式出現的透明涂層損壞。可以預見的是,生活用品領域水性工業涂料取代油性工業涂料已成定局。

結論

綜上所述,本文試析了水性工業涂料的基本種類和主要特點,論述了未來水性涂料取代油性涂料的必然性,為相關行業和從業人員提供了一定的思考和借鑒,對于推進我國水性涂料的發展有一定的理論價值。