水性涂料
時(shí)間:2005-07-06
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水性 涂料 來源：www.newmaker.com
水性涂料既具有VOC排放量低的優(yōu)點(diǎn)而且其涂膜性能可與溶劑型涂料相媲美，無疑是未來涂料工業(yè)發(fā)展的“老大哥”。
水性涂料現(xiàn)狀
目前水性涂料的發(fā)展速度飛快，國(guó)外的水性環(huán)保涂料平均使用率已經(jīng)達(dá)到80％，而國(guó)內(nèi)相對(duì)來說較低只有25％（但正在以每年7％左右的速度增長(zhǎng)）。在涂料工業(yè)幾個(gè)大的應(yīng)用領(lǐng)域中，水性涂料在建筑、汽車這兩個(gè)方面占有相當(dāng)?shù)谋壤?。例如在建筑涂料領(lǐng)域里，水性涂料在工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家中占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，西歐的外墻幾乎全用水性涂料涂裝，美、日等國(guó)家高達(dá)70～90％，新加坡的住宅建筑外墻涂料的使用率也高達(dá)85％；在汽車領(lǐng)域，水性涂料不只在汽車制造業(yè)方面被廣泛采用，而且還正在以前所未有的速度向汽車修補(bǔ)業(yè)方面發(fā)展。世界各工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家都很重視水性涂料的開發(fā)，例如美國(guó)對(duì)水性涂料的開發(fā)占其全部涂料開發(fā)的50%以上, 而水性涂料的開發(fā)成果要占其全部涂料總成果20 %；日本從二十一世紀(jì)開始重視并著手發(fā)展以水性涂料為主的低環(huán)境負(fù)荷類型的涂料。近年來我國(guó)也為研究、開發(fā)和生產(chǎn)水性涂料出臺(tái)了不少重要環(huán)保法規(guī)和實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)。
水性涂料的應(yīng)用
近年來的水性涂料用原材料及制造工藝學(xué)的發(fā)展和進(jìn)步, 更是加快了水性涂料增長(zhǎng)的步伐。 水性涂料用量最多的屬建筑涂料，約占一半以上，其次是汽車、儀器設(shè)備防腐、木制品等方面，下面將一一介紹。
水性建筑涂料：從發(fā)展方向上來看，內(nèi)墻涂料要向健康型方向發(fā)展，逐漸實(shí)現(xiàn)零VOC和盡可能少的殘存單體；外墻涂料的發(fā)展方向是高抗污性、自乳化、高固體分及低VOC乳膠漆。內(nèi)墻涂料的水性化已基本完成，每年各大涂料商都不斷的推出許多性能更佳的內(nèi)墻用水性涂料（特別是乳膠漆）：歐洲的Goodyear Chemicals 公司采用無表面活性劑的羧基化苯丙乳液制成涂料；美國(guó)PPG公司的Pit/ sburghPaints子公司，成功開發(fā)一系列零VOC 的內(nèi)墻涂料，其性能與傳統(tǒng)優(yōu)質(zhì)涂料相當(dāng)（包括耐久性、遮蓋力和修補(bǔ)性等），在涂裝和干燥期間氣味極微且防霉；英國(guó)ICI公司近期也在中國(guó)市場(chǎng)推出了兩款全新環(huán)保涂料高端產(chǎn)品 “ 多樂士(Dulux)第2代5合1墻面漆”和“超易洗墻面漆”，這兩款新產(chǎn)品具有超強(qiáng)易擦洗、防霉抗堿、漆膜膩滑、持久亮麗、氣味清新、易于施工等特點(diǎn)；日本關(guān)西涂料公司也開發(fā)成功無VOC 及具有去除甲醛功能的水性涂料，為可用于室內(nèi)建筑內(nèi)裝飾，該公司還推出一種改善室內(nèi)環(huán)境的涂料，它專門針對(duì)解決由內(nèi)裝飾新建材、家具和墻紙(如聚氯乙烯布) 等所散發(fā)的微量化學(xué)物質(zhì)而造成的居室病癥候群患者問題。
在外墻裝飾上，日本以及歐美水性涂料的使用率已高達(dá)90％，而國(guó)內(nèi)，仍然大量采用馬賽克、瓷磚等，涂料的使用率僅為10％，我們知道，在建筑物尤其是高層建筑的外立面裝飾中，使用馬賽克、瓷磚等材料不但會(huì)增加建筑物的承重，而且都是粘結(jié)的，容易掉落，很不安全也不美觀，且在施工中存在一定的困難，如果采用涂料的話，這些問題將迎刃而解，相信隨著人們意識(shí)的不斷提高，中國(guó)會(huì)是水性外墻涂料未來最廣闊與有力的市場(chǎng)。比如德國(guó)瓦克化學(xué)公司以BS系列水性有機(jī)硅聚合物制成的SREP系列硅樹脂乳膠涂料具有優(yōu)良的耐久性，有在建筑物外墻上使用29年漆膜仍保持完好的記錄；日本近期有專利報(bào)道一種新型建筑外裝飾用水性光催化劑涂料，它是一種利用雨水沖洗作用和光催化劑技術(shù)，能將沾在建筑物表面上的污染物去除的水性建筑外裝飾用彩色涂料，此外，它還具有防霉、防藻功效，而且對(duì)汽車排放的廢氣有凈化的功能。需要注意的是，水性建筑涂料在施工過程中，基層表面的處理，一般都要求表面堅(jiān)實(shí)、平整，無浮灰、油污，干燥，否則，會(huì)導(dǎo)致涂料缺陷或造成涂料起皮脫落等質(zhì)量事故?；鶎忧謇硗戤吅?，還需在基層涂上一層底漆，每一系列產(chǎn)品都有各自的配套底涂涂料。待底涂干燥后，方可將經(jīng)稀釋過的水性涂料采用滾、刷或噴涂的方法進(jìn)行施工。此外，由于水性涂料本身的成膜是有條件的，不能低于5攝氏度，因此，其不適合冬季施工，這也為水性建筑涂料提出了一個(gè)發(fā)展的新課題。
水性汽車涂料：汽車涂料是發(fā)展最快的涂料品種，用量?jī)H次于建筑涂料，列居第二，也是性能要求最高的涂料品種，其中尤以轎車涂裝要求最高。因此，轎車涂裝材料往往代表了當(dāng)代涂料工業(yè)的最高水平和發(fā)展情況。巴斯夫、PPG和杜邦公司是世界三大汽車涂料供應(yīng)商，其中杜邦特種涂料公司，占46%的市場(chǎng)份額；巴斯夫公司占28%市場(chǎng)份額；PPG公司占24%市場(chǎng)份額。
汽車的底漆一般采用電泳漆，目前在我國(guó)用的電泳漆一般為第三代以及四代產(chǎn)品有阿克蘇的D2035、赫伯茨的8911、PPG的ED4、關(guān)西的HB2000、9120、赫伯茨的G1083、G1183、AQUAEC3000、巴斯夫的FT25等；而目前世界上的大汽車公司生產(chǎn)線采用的都是具有高泳透率、高防腐蝕力、低密度低溶劑含量、槽液穩(wěn)定性高、抗污染能力強(qiáng)、烘烤溫度低等許多特點(diǎn)的第5代陰極電泳底漆。目前PPG公司開發(fā)的第6代產(chǎn)品EC6350已經(jīng)投放市場(chǎng)，第7代商品已開始商業(yè)化，實(shí)驗(yàn)室內(nèi)已開發(fā)成功第8代產(chǎn)品，更新一代的開發(fā)也已經(jīng)開始，新一代陰極電泳的主要特點(diǎn)是：泳透率高、顏基比低、邊角覆蓋效果好，且無鉛無錫。此外，它的雙層電泳已研制成功。底涂后，涂層表面的平整度都比較差，有些是用肉眼看不出的，而中涂層就起到了填充補(bǔ)面的作用，再涂面漆，涂層的外觀豐滿度就會(huì)大大提高，這是優(yōu)化汽車涂層外觀非常重要的一步，因此，中涂涂料要求與底漆面漆有良好的結(jié)合力，且具有一定的彈性和填充性，打磨性要好，能遮蓋底材本身粗糙度引起的微小缺陷，提高裝飾性，還要能減少紫外線對(duì)底漆的破壞。
目前，西歐的水性中涂主要為水性聚酯氨基樹脂型和封閉型異氰酸酯聚氨酯型，生產(chǎn)工藝已經(jīng)比較成熟，日本的中涂涂料水性化發(fā)展的也很快，如日本關(guān)西涂料公司研制的水性聚酯氨基中涂漆，施工粘度下的固體分已達(dá)61%，VOC含量為12%，烘干條件140℃×30min，達(dá)到與溶劑型中涂涂料同等的性能。汽車漆VOC排放量中，面漆的排放量達(dá)60％，是汽車漆中的“污染大戶”，因此汽車面漆的水性化在整個(gè)汽車涂料的水性化中具有非常重大的意義。
美國(guó)通用汽車公司-德國(guó)歐寶公司的艾森納赫廠是第一家涂裝工藝全部實(shí)現(xiàn)水性化的工廠，該廠獨(dú)創(chuàng)的水性罩光漆技術(shù)使VOC含量由55%降到了12%；PPG公司最近新推出了一種CeramiClear 品牌汽車面涂涂料是一種水性納米技術(shù)材料，也是世界領(lǐng)先的耐磨耐刮汽車易清潔涂料；阿克蘇諾貝爾公司也宣布推出符合最新排放標(biāo)準(zhǔn)的新型Lesonal HS420彩色汽車面涂水性涂料，它不但繼承了Lesonal2K系列的優(yōu)點(diǎn)，而且還采用了最新分散技術(shù)和高固含量技術(shù)；索羅蒂（Solutia）樹脂和添加劑公司日前也推出三種新的添加劑，增加了Additol系列產(chǎn)品用于汽車面漆的涂裝。
水性金屬防腐涂料：防腐蝕涂料過去一直是水性涂料的禁區(qū)，但現(xiàn)在由于水性涂料技術(shù)的發(fā)展終于能夠“闖了”進(jìn)來。并且水性金屬漆，可將金屬表面的銹蝕層轉(zhuǎn)化為有益的保護(hù)層，是溶劑型油漆無法比擬的，是國(guó)內(nèi)外涂料工業(yè)的發(fā)展方向。
目前世界上就有許多非常成功的金屬防腐水性涂料體系，如佐敦油漆的水性防腐涂料配套方案就通過了世界上最為苛刻的NORSOK標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)認(rèn)可，它的丹麥鐵路橋方案采用水性環(huán)氧富鋅、水性丙烯酸底漆 、水性丙烯酸面漆，經(jīng)過了時(shí)間的考驗(yàn)，有力的證明了水性涂料在防腐涂料應(yīng)用上的優(yōu)越性；日本東芝的由雙組分水性環(huán)氧底漆、雙組分水性環(huán)氧中涂漆和單組分位阻胺雜化樹脂面組成的防腐體系，它干膜厚度分別為40μm ×2 、30μm 和25μm , 均為常溫固化, 其中底漆耐堿性(5 %NaOH 水溶液) 為168小時(shí)、耐鹽霧性( 5 %) 192 小時(shí)、耐水性1000小時(shí), 中涂漆耐揮發(fā)油48小時(shí), 而面漆在日光型老化儀中經(jīng)2000小時(shí)考驗(yàn)漆膜無異常, 光澤保持率在80 %以上，該水性腐蝕涂料體系在日本四國(guó)島高知縣戶外海濱地區(qū)曝曬三年無異常；類似于上的還有日本關(guān)西涂料公司以及Akzo Nobel 公司的產(chǎn)品；美國(guó)能源部Brookhave國(guó)家實(shí)驗(yàn)室科研人員也研制成功一種水基涂料，這種水基涂料的基本成分是從螃蟹、龍蝦外殼中提取的一種稱之為“Chitosan”的物質(zhì)，由于Chitosan可溶于水，并且不能很好地粘附在金屬上，而科研人員從谷物中找到一種“綠色”材料與之化合后，即得到稠密、抗潮并能完全附在金屬上的涂料產(chǎn)品，經(jīng)檢測(cè)，該涂料產(chǎn)品保護(hù)金屬免于鹽水侵蝕的時(shí)間是其他涂料的兩倍，甚至可以在苛刻的地?zé)岘h(huán)境中使用，該涂料對(duì)金屬也能起到很好的保護(hù)作用。
水性木器涂料：鑒于溶劑型漆對(duì)環(huán)境污染帶來的嚴(yán)重危害，水性木器漆的開發(fā)在世界范圍內(nèi)受到重視。
水性化的木器漆在歐美市場(chǎng)使用較早, 中國(guó)使用水性木器漆是近幾年的事情, 隨著人們對(duì)環(huán)境意識(shí)的增強(qiáng), 使用水性木器漆的比例也會(huì)逐年擴(kuò)大，目前市場(chǎng)上已經(jīng)出現(xiàn)了品牌眾多的水性木器漆，依據(jù)其主要成分的不同，不外乎三類：一類是以丙烯酸為主要成分的水性木器漆，其主要特點(diǎn)是附著力好，不會(huì)加深木器的顏色，但耐磨及抗化學(xué)性較差。因其成本較低且技術(shù)含量不高，成為目前市場(chǎng)上的主要產(chǎn)品。第二類是以丙烯酸與聚氨酯的合成物為主要成分的水性木器漆，其特點(diǎn)除了秉承丙烯酸漆的特點(diǎn)外，又增加了耐磨及抗化學(xué)性強(qiáng)的特點(diǎn)（前兩類多用于門窗、家具）。第三類則是百分之百的聚氨酯水性漆，其耐磨性能甚至達(dá)到油性漆的幾倍，為水性漆中的高級(jí)產(chǎn)品。
如德國(guó)巴斯夫的核心產(chǎn)品就是技術(shù)已經(jīng)比較成熟的BASF單組分丙烯酸酯水性木器涂料和BASF雙組分水性聚氨酯木器涂料。其中，BASF單組分丙烯酸酯水性木器涂料的基礎(chǔ)是作為環(huán)保型主導(dǎo)產(chǎn)品的3種BASF乳液A848S、N850S、A857S。這3種乳液都屬于自交聯(lián)類型的丙烯酸樹脂乳液。其中，A848S為基礎(chǔ)產(chǎn)品，具有優(yōu)越的耐化學(xué)性能，卓越的紋理增強(qiáng)性能；N850S、A857S在A848S原有的基礎(chǔ)上又提高硬度，耐磨損性以及優(yōu)秀的抗壓粘性能和紋理增強(qiáng)性能，此外，它今年還推出了一種新型水性紙箔涂料，可用在木器家具涂裝上。Bayer公司日前開發(fā)出雙組分水性聚氨酯木器漆，該產(chǎn)品的綜合性能與溶劑型產(chǎn)品相比毫不遜色，某些性能更優(yōu)，不僅具有優(yōu)良的抗抓痕及抗磨損性，而且具有抗普通家用化學(xué)品性能，如在用此涂料漆好的家具表面沾上紅酒5h后，漆面沒有任何變化，而在沾上咖啡6h后，漆面也不發(fā)生任何變化，另外，不管是清潔劑還是氨水，在與此涂料接觸1h后也不留下任何痕跡。
但有一點(diǎn)要注意的是由于中國(guó)的飲食習(xí)慣與生活習(xí)慣與歐美的不同，對(duì)水性木器漆的要求會(huì)更高，許多在國(guó)外應(yīng)用極佳的水性木器涂料（包括世界十大涂料公司的產(chǎn)品），在推廣到中國(guó)后，遇到了很大的問題，為水性木器漆在中國(guó)的事業(yè)提出了很大的一個(gè)挑戰(zhàn)，也是其日后在中國(guó)發(fā)展的重點(diǎn)，即提高其漆膜的硬度、豐滿度、抗熱度、耐烈酒腐蝕度等。
前景及其展望
雖然說水性涂料已經(jīng)得到了廣泛的發(fā)展與應(yīng)用，人們也越來越認(rèn)識(shí)到它的好處，但是仍然存在著一些技術(shù)上的問題制約著它的發(fā)展：
◆ 水稀釋涂料選擇中和所用的胺是最重要的技術(shù)配方問題。胺相對(duì)于水性涂料的其他材料來說是比較昂貴的，而且會(huì)增加VOC的排放。
◆ 水性涂料中的黏度變化問題。因?yàn)橛盟鳛橄♂寗?，其黏度的變化與溶劑型涂料相比是大不相同的。如何在黏度與固含量取得平衡是配方中比較重要的問題。
◆ 需厚涂的烘烤型水性涂料的“爆泡”問題。在水稀釋涂料烘烤時(shí)產(chǎn)生的“爆泡”比溶劑型涂料概率更高，也更難控制。
當(dāng)然，在涂料發(fā)展的大趨勢(shì)下，水性涂料的技術(shù)研究在近幾年已經(jīng)取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，很多以前制約水性涂料發(fā)展的問題得到了很好的解決，我們相信以上的一些問題也只是暫時(shí)性的，水性涂料將是未來涂料工業(yè)發(fā)展的主流。
