关于水性工业涂料的探析

李念伟

摘 要：水性涂料绿色节能，环境友好，市场潜力巨大，是当前涂料产业发展的重要方向。我国在水性涂料方面的研究工作起步较晚，和国外先进水平相比差距很大。加快水性涂料的研究开发与应用，是目前我国涂料企业的重要课题。文章针对选用水性环氧树脂、水性丙烯酸树脂为基料的工业用水性涂料的设计开发进行讨论，叙述了试验的基本情况，并对试验对象涂料进行了较为全面的检测分析。按照国家标准检测，本次试验设计的水性涂料性能达标，适合推广。同时，围绕水性涂料的组成及性能间的关系进行分析、阐述，对于涂料企业开展水性涂料设计开发工作具有一定参考价值。

关键词：应用化学；水性涂料；工业涂料；涂料性能

引言

涂料是重要的工业产品，广泛应用于社会生产、生活的各个领域。随着科学技术的发展，不同用途的涂料被开发出来，功能日益丰富，性能越来越好。传统的涂料使用大量有机溶剂作为溶剂或稀释剂，会对周围环境造成污染，对人体健康也有具有不同程度的危害性。随着绿色环保理念逐渐深入人心，有机溶剂涂料的缺陷逐渐为人们所重视，新型环保涂料成为涂料当前开发的重点。水性涂料采用水为稀释剂，不但化学耗氧量低，不易燃烧，绿色环保，而且由于对有机溶剂需求少，性价比相对较高，是新型涂料开发工作的主要方向之一。水性涂料自问世以来，在国外发展较快，我国水性涂料相关研究尚处于起步阶段，整体研究和应用水平都较为落后。当前，我国经济体制改革和产业结构调整正逐步深入，节能环保型产品市场发展空间极为广阔，水性涂料符合市场发展趋势要求，具有巨大的经济潜力和发展前景，是涂料企业未来必须重点发展的涂料产品。

1 试验基本情况概述

1.1 主要原材料的选择

本次试验采用水性环氧树脂和水性丙烯酸树脂作为涂料基料。以下是两种主料的选择要求：

（1）水性环氧涂料基料的选择要求。水性环氧树脂树脂主要用于生产底漆。基于这个原因，其应具备以下性能：a.和金属基材间粘结紧密，附着力良好。金属基材包括各类常见金属（含处理或未处理过的铝板）及镀锌板、镀铬板等有镀层的金属基材；b.耐酸碱腐蚀，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选择要求。水性丙烯酸涂料基料主要用于面漆的生产。其应具备以下性能：a.层间附着力良好；b.耐水、耐化学性能表现良好；c.漆膜光亮、硬度高，流平性加，便于施工作业。d.具有良好的耐候性和耐沾污性，保光性能佳，能长久保持漆膜亮丽外观。

1.2 涂料制备过程

（1）主料制备。a.按设计配比在分散盆中加入去离子水和部分助剂，搅拌均匀后再加入颜填料，待再次搅拌均匀后调高搅拌速度进行分散，持续20分钟。b.使用研磨设备进行研磨，直至颗粒细度低于20微米。c.导入调漆釜中，按设计配比加入水性乳液及部分助剂，搅拌均匀后检测粘度，如不达标则使用去离子水、增稠剂进行调整，性能检验合格后，过滤、包装。（2）硬化剂制备。在分散釜中按设计配比依次加入硬化剂、去离子水及各类助剂，搅拌均匀。检测合格后，过滤、包装。（3）水性涂料的使用。以水性环氧树脂为基料的水性涂料采用两组份法的使用方式。即主料和硬化剂分别单独加工、存放，使用时现场按照设计配比混合并搅拌均匀，根据具体施工条件使用去离子水条件粘度后喷涂。由于环氧树脂基料和硬化剂接触后就会发生交联反应，时间一长就会凝胶化，所以要坚持用多少，配多少的原则，适量配置，配完就用，避免浪费。水性丙烯酸树脂为基料的水性涂料使用较为简单，只需用去离子水调节粘度到适用范围即可喷涂。用不完的涂料可以稳定存放，以待以后再用。

1.3 主要性能参数

水性涂料的性能分析：（1）水性涂料原漆物化指标（表1）。（2）水性涂料的性能检测结果分析（表2）。

检测结果显示，本项目所设计的水性环氧底漆和水性丙烯酸面漆施工性能表现良好，漆膜的耐水性、耐盐雾性、耐候性达到一般工业防腐涂装标准，市场前景良好，适应推广。

2 试验结果分析

2.1 关于成膜助剂添加量的分析及建议

只凭基料涂料成膜后效果不理想，必须添加一部分助剂予以改善，这些助剂含量极少，但作用极大，可以提供许多附加性能，是涂料中不可或缺的重要组成。从大量试验中可知，成膜助剂沸点高，难挥发。如果加入量过多会导致漆膜流平差，干燥慢等问题，降低漆膜质量，所以必须科学设计、严格控制助剂添加比例，既要保证充分发挥其应有作用，也要避免产生其他副作用。需要注意的是，施工环境对于涂料中助剂的添加量也有一定影响，如果空气湿度过低，相对湿度达到30%时，容易出现成膜助剂挥发速度过快，成膜效果不理想的现象。通过摸索实践，成膜助剂添加量一般控制在1%到5%最为适宜，涂膜性能和涂料施工性能都表现良好。

2.2 关于贮存稳定性的分析及建议

涂料随着放置时间延长，内部会发生化学变化，引起性能质量降低，最终无法使用。所以，自评价涂料时，贮存稳定性是一个常规且非常重要的指标。涂料贮存稳定性除了受基料和溶剂的影响外，各种添加剂、助剂、填料等也是重要的影响因素。这些物质质量的高低，不仅会影响其在涂料中的添加比例、使用效果，还会对涂料贮存稳定性产生影响。防尘剂和填料的使用是我国涂料生产应用中的突出问题，不但影响涂料稳定性，还会影响到漆膜光泽度。在进行水性涂料研发时，必须细加分析，通过大量对比试验来确定哪些添加剂对特定涂料最适合，以及各种添加剂在涂料中的添加最佳比例。对于存在的各类问题，要采取有针对性的方法加以解决，比如水性环氧涂料中的颜填料分散情况比溶剂性涂料中要差，容易发生聚集沉淀，可以通过添加水性膨润土膏加以改善。

2.3 关于涂料闪锈的分析及建议

金属锈蚀本质上属于电化学反应。由于水性涂料中存在水分，在涂装后到漆膜完全干透的这段时间里容易出现闪锈现象，同时使用闪锈抑制剂和活性颜料是解决这个问题的主要方法。

3 结束语

环保节能是水性涂料最大的优势之一。随着环境污染和资源紧张问题的不断加剧，水性涂料的需求会越来越大。加快推进我国水性涂料研发应用工作，既是社会发展的客观要求，也是涂料企业在未来的市场竞争中站稳脚跟，实现可持续发展的必由之路。

参考文献

[1]李幕英，刘国旭，荆旺，等.水性工业涂料的发展现状及趋势[J].现代涂料与涂装，2010（1）：35-37.