水性涂料基礎(chǔ)知識(shí)課件

水性涂料基礎(chǔ)知識(shí)（內(nèi)部培訓(xùn)用）2010年1月8日

編制：王勇1目錄1.前言2.水性涂料的定義及類型3.發(fā)展水性涂料的意義4.水性涂料的發(fā)展現(xiàn)狀及前景5.水性涂料的優(yōu)點(diǎn)及不足6.水性涂料的配方特點(diǎn)及成份組成*7.水性涂料的生產(chǎn)工藝8.水性涂料的施工方法及應(yīng)用9.水性涂料的成膜特性10.水性涂料的理化性能指標(biāo)11.水性油墨的補(bǔ)充說明附：VOC,HAPs說明,*水性涂料常見問題分析2前言隨著涂料工業(yè)的發(fā)展，一個(gè)新的問題日益被人們所關(guān)注，即有機(jī)涂料對(duì)環(huán)境的污染問題。在涂料工業(yè)中，所用的溶劑和助劑中常含有揮發(fā)性有機(jī)化合物（VOC），它們揮發(fā)到空氣中會(huì)造成空氣污染。

除此之外，有害空氣污染物（HAPs）、重金屬等有毒有害物質(zhì)也對(duì)環(huán)境和人體健康造成危害。32.水性涂料的定義及類型

水性涂料是指以水為主要分散介質(zhì)的涂料。根據(jù)樹脂在水中的分散狀態(tài)，通常將水性涂料分為三類：水溶型涂料、乳液型涂料和水分散型涂料。

*根據(jù)成膜物的類別，水性涂料又可分為：水性無機(jī)高分子涂料（如硅溶膠涂料），水性有機(jī)涂料，水性有機(jī)無機(jī)復(fù)復(fù)合涂料。還可按樹脂類型,離子類型,涂裝方式等分類.5

●水溶型涂料：由水溶性樹脂制備的，通過在樹脂中引入較多親水基團(tuán)以增加其在水中的溶解性。

特點(diǎn)為：涂膜有較好的外觀，但干燥性、耐水性、耐溶劑性均較差。

●乳液型涂料：

是在水中,樹脂分散粒徑大于0.1μm的水分散體。其配制的清漆通常為乳白色不透明狀。特點(diǎn)為：具有良好的力學(xué)性能、干燥性、耐水性及耐腐蝕性。

乳液型涂料是目前研究最深、應(yīng)用最廣的水性涂料，典型代表為建筑內(nèi)外墻涂料。6

★水分散型涂料

是在水中,樹脂分散粒徑很小(通常在0.01~0.1um)的水分散體。其配制的清漆通常為透明或半透明,無色或微白色。特點(diǎn)為:水分散型涂料的涂層較緊密，外觀狀態(tài)較好，耐水和耐腐蝕性均較優(yōu)良。其成膜物的理化性能明顯優(yōu)于水溶型及乳液型涂料.在工業(yè)用涂料及部份民用涂料領(lǐng)域正逐步取代溶劑型涂料,是一類很有發(fā)展前途的水性涂料。73.發(fā)展水性涂料的意義實(shí)際上，水性涂料并非完全不含有機(jī)溶劑。在實(shí)用中，為提高涂料的各種性能所添加的助溶劑、助劑、固化劑等，都可能含有部分有機(jī)溶劑。此外，各種助劑、填料、顏料帶入涂料的重金屬，同樣會(huì)給水性涂料帶來不環(huán)保的因素。因此，水性涂料并不能簡(jiǎn)單等同于綠色涂料或環(huán)保涂料。但是，水性涂料和涂料的水性化，極大地降低了有機(jī)溶劑的用量及對(duì)環(huán)境的污染,這為涂料工業(yè)向綠色、環(huán)保方向邁進(jìn)提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。8

近幾年來,我國(guó)涂料工業(yè)水性化的進(jìn)程十分迅猛，取得良好業(yè)績(jī)。其中尤以建筑涂料最為突出。目前我國(guó)建筑涂料的水性化比例約占75%左右，與國(guó)際基本同步。工業(yè)涂料中，水性涂料的比例也在逐步上升,目前主要集中在皮革漆,木器漆,地坪漆,裝修漆等領(lǐng)域,在金屬防護(hù),塑膠,機(jī)車等領(lǐng)域的應(yīng)用也在逐步推廣.《涂料行業(yè)科技中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃》中提出：未來10年中，我國(guó)將大幅削減傳統(tǒng)溶劑涂料，在工業(yè)涂料中的比例，使其所占份額由105.水性涂料的優(yōu)點(diǎn)及不足優(yōu)點(diǎn):

①節(jié)約能源,消除施工中火災(zāi)危險(xiǎn)性,降低環(huán)境污染.

*水性涂料通過用水代替?zhèn)鹘y(tǒng)溶劑型涂料中的有機(jī)溶劑，從而降低涂料的VOC含量，具有顯著的環(huán)保特征。與高固體份涂料相比，水性涂料所含有機(jī)溶劑大為減少；與粉末涂料相比，水性涂料生產(chǎn)設(shè)備簡(jiǎn)單，節(jié)省能源；與紫外光固化涂料相比，水性涂料的制備工藝簡(jiǎn)單，不需要高能源的消耗。12不足:①水的蒸發(fā)潛熱高,較許多溶劑揮發(fā)慢(如二甲苯,丁酯),需延長(zhǎng)干燥時(shí)間或提高烘烤溫度.漆膜在自干時(shí),環(huán)境空氣濕度大時(shí)(>80%),明顯影響其干燥速度②對(duì)于敏感的材料(如紙張),不易涂裝或涂裝后易產(chǎn)生缺陷.③配漆時(shí)采用的某些樹脂易水解或?qū)ε浞街衅渌煞葺^敏耐造成析出膠化,影響涂料的貯存和使用性能.(浩海的樹脂通常不存在此問題)14④水的表面張力大，使得涂料對(duì)基材的潤(rùn)濕困難，基材表面的污物易使涂膜產(chǎn)生縮孔。因此水性涂料在施工過程中對(duì)材質(zhì)表面的清潔度要求較高。

⑤涂膜中殘留的親水基團(tuán)會(huì)降低涂膜的耐水性能和防腐蝕性能.某些理化性能與溶劑型涂料相對(duì)尚存在一定差距(針對(duì)不同底材,浩海有對(duì)應(yīng)的耐水及防腐蝕性優(yōu)異的樹脂,敬請(qǐng)留意)156.水性涂料的配方特點(diǎn)及組成成份由于水性涂料存在的上述不足，在配方設(shè)計(jì)時(shí)常采用添加各種助劑加以克服。如助溶劑用以提高涂料的穩(wěn)定性和揮發(fā)速度,成膜助劑用以提高涂層的質(zhì)量,分散劑和增稠劑用以提高涂料的抗沉降性,防銹劑用以防止涂層對(duì)金屬基材的銹蝕,觸變劑用以提高涂料的施工性能等等。

與相應(yīng)的溶劑性涂料相比，水性涂料的配方往往十分復(fù)雜，選用的原料有時(shí)可多達(dá)十幾至幾十種組分。16水性涂料通常由:水性樹脂,顏填料,助劑,水組成.某些水性涂料中由于樹脂合成時(shí)帶入或出于配方設(shè)計(jì)的需要,可能含有部份有機(jī)溶劑.

★其中水性樹脂是水性涂料的主要成膜物質(zhì),其在水性涂料中的用量通常占總配方量的60%~85%,其性能的好壞直接影響水性涂料的最終性能(如貯存穩(wěn)定,施工性能,成膜物的理化性能等),故水性樹脂的選擇是至關(guān)重要的,且在配方設(shè)計(jì)時(shí)最被工程師們所關(guān)注.17

●顏填料:許多可與溶劑型的通用.但應(yīng)注意:

①水性涂料用的顏填料必須是耐堿的.因水性涂料自身的PH值是微堿性的.②對(duì)涂膜耐水要求高的場(chǎng)合,不宜用水溶性大的顏填料.③有專門用于水性涂料的鋁銀漿.

*④在采用某類顏填料時(shí),應(yīng)先試驗(yàn)其與水性樹脂的兼容性,以防其影響涂料的貯存穩(wěn)定性.(因顏料自身所帶電荷屬性與水性樹脂電荷屬性相差太大而導(dǎo)致水性樹脂產(chǎn)生破乳凝膠化現(xiàn)象.)*⑤某些顏填料在涂料生產(chǎn)時(shí)的加入工藝與溶劑型涂料不同.(如消光粉的加入,需先用水潤(rùn)濕后再加入)18·PH值調(diào)節(jié)劑:水性涂料只有在微堿性條件下才能有較好的貯存穩(wěn)定性,故通常選用PH值調(diào)節(jié)劑將其PH值調(diào)至8~9.常用的有胺水及其改性物等·成膜助劑:通常為高沸點(diǎn)的有機(jī)溶劑.大多微溶于水.其作用是降低水性涂料的最低成膜溫度,其在水性涂料自干時(shí)的作用最為明顯.常用的有丙二醇醚類20·共溶劑:通常為高沸點(diǎn)的有機(jī)溶劑(在低溫下可能會(huì)用部份低沸點(diǎn)溶劑)其有一定的水溶性.其作用是起流平和防桔皮,緩干或快干,常用的有NMP(N-甲基吡咯烷酮),丙二醇甲醚醋酸酯等.在選用時(shí)應(yīng)注意：低分子醇類（如異丙醇）易使PUA或PUD類樹脂產(chǎn)生破乳現(xiàn)象，進(jìn)而影響貯存穩(wěn)定性。故在選用共溶劑時(shí)，應(yīng)將其加入涂料中作貯存穩(wěn)定性測(cè)試。（50oC水浴7d，無異常即可）·增稠劑:其在水分散型涂料中是常用的一種助劑.因水分散型性樹脂自身的觸變性低,加之水的揮發(fā)速度慢,涂料在施工中往往會(huì)出現(xiàn)流掛現(xiàn)象,添加合適的增稠劑往往能解決此問題.在選用時(shí)應(yīng)注意很多類的增稠劑加入后會(huì)影響漆膜的最終耐水性(如膨潤(rùn)土類,纖維素類),聚氨酯類締合型增稠劑,對(duì)耐水性影響較小.217．水性涂料生產(chǎn)

理論上水性涂料的生產(chǎn)工藝流程可與油性涂料相同，但因某些水性樹脂本身對(duì)溫度較敏感（如很多水性醇酸類樹脂在溫度超過55oC時(shí)很容易發(fā)生破乳現(xiàn)象，故在需磨料及高速稠度分散下應(yīng)適當(dāng)調(diào)整工藝）或樹脂合成時(shí)本身存在缺陷及不穩(wěn)定性（此現(xiàn)象在許多技術(shù)不成熟的樹脂合成廠家較為明顯，此時(shí)如出于成本等因素考慮可與生產(chǎn)方討論最佳生產(chǎn)工藝）以下就AC，PUA，PUD三類水性樹脂生產(chǎn)工藝作出討論：(以下助劑的加入工藝,除供應(yīng)方指明要用特定的方法外,均可參考此工工藝.)

23生產(chǎn)色漆：水性樹脂+純水+助劑（如開稀后的消泡劑）→分散均勻→邊中速分散邊加入各類通用色漿→高速分散均勻→調(diào)色至標(biāo)樣→邊中速分散邊加入剩余物料（純水，開稀后的增稠劑，成膜助劑等）→中至高速分散均勻→加入開稀后的流平劑→中速分散均勻。磨通用色漿：純水+分散劑+其它助劑（如開稀后的消泡劑）→分散均勻→邊低速分散邊加入色粉→高速分散均勻→研磨至規(guī)定細(xì)度（砂磨，球磨，三輥均可）→補(bǔ)加配方中剩余材料（純水，防凍劑等）24C.膨潤(rùn)土類增稠劑：因其在水中會(huì)電離，應(yīng)將其和所用水性樹脂進(jìn)行相容性試驗(yàn)，以免因其電離的離子和水性樹脂中乳化劑的離子電性相異，而引起破乳現(xiàn)象。

D.消泡劑的加入：最好先行用2～3倍的水或助溶劑類開稀分散后再加入。

E.流平劑的加入：建議在制漆的最后階段加入。因其在加入之前，其涂料中可能已加入增稠劑，故不推薦高速分散，以免產(chǎn)生過多氣泡。遇到較難分散的流平劑時(shí)，可先用3～5倍水將其分散均勻，然后往里加入部份生產(chǎn)中間段的漆料，高速分散均勻后，再加入生產(chǎn)中間段的漆料中，中速分散均勻。F.顏料的選擇：立德粉不能和汞鹽防霉劑同用，以免引起涂膜泛黃；一般不用氧化鋅和鉛白，以免增稠和凝結(jié)；可參考上節(jié)中顏料部份的建議。26

G.攪拌：應(yīng)注意某些廠家的水性樹脂不能進(jìn)行高速長(zhǎng)時(shí)間分散，應(yīng)高速攪拌可能會(huì)造成其破乳（機(jī)械穩(wěn)定性不良）（浩?；さ乃詷渲淮嬖诖爽F(xiàn)象）

H.在水性涂料的生產(chǎn)中應(yīng)盡量避免其接觸易產(chǎn)生金屬離子的器物（如易生銹的鐵缸），在包裝時(shí)建議用塑膠桶包裝。磨料時(shí)盡可能避免使用金屬珠類球磨機(jī)。

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8.施工工工藝

施工方法:與溶劑型涂料大致相同,水性涂料也可采用噴涂,刷涂,淋涂,滾涂等施工工藝.在固化工藝上根據(jù)不同涂料固化要求可分為:自干,烘烤,紫外線輻射固化等.除對(duì)水敏感的一些底材外,理論上水性涂料可應(yīng)用于所有溶劑型涂料所應(yīng)用的場(chǎng)合.注意事項(xiàng)：A：注意施工環(huán)境的濕度及溫度。通常要求濕度<80%,溫度>5oCB：如是自干水性涂料，則干燥時(shí)應(yīng)注意其最低成膜溫度。28通常含有外加交聯(lián)劑及固化劑或自身帶有可交聯(lián)反應(yīng)基團(tuán)的水性涂料,其交聯(lián)反應(yīng)從粒子融合聚結(jié)階段開始.這種交聯(lián)反應(yīng)將極大地提高涂膜的理化性能.掃描電子顯微鏡下乳液形成的膜3010.水性涂料的理化性能指標(biāo)水性涂料的供貨指標(biāo)通常包括:PH值,漆液外觀,固含,粘度,貯存穩(wěn)定性等.水性涂料的成膜物性能指標(biāo)與溶劑型涂料基本相同,包括:漆膜外觀,硬度,附著力,沖擊,耐水,耐化學(xué)品,耐候等.具體性能要求,依用途及客戶的不同需求而有所差異.

3111.水性油墨的補(bǔ)充說明水性油墨,又稱水基油墨.隨著人們對(duì)環(huán)保及工作環(huán)境健康的重視,越來越多的溶劑型油墨被水性油墨所代替.當(dāng)前在打印用墨水,印刷用油墨,鞋材及皮革用油墨等領(lǐng)域都在逐步應(yīng)用水性油墨.水性油墨與水性涂料在原材料(如助劑,樹脂,顏料)方面有許多是通用的.在水性樹脂方面,針對(duì)水性油墨的特殊要求(如高柔韌性),浩?；び邢鄳?yīng)的產(chǎn)品可供應(yīng)用.敬請(qǐng)留意相關(guān)產(chǎn)品說明.水性油墨的施工工藝:絲印,膠印,滾涂,噴涂等在成膜特性，理化性能指標(biāo)上，水性油墨與上述的水性涂料類似。

32▇VOC

VOC是英文有機(jī)揮發(fā)物(volatileorganiccompound)的縮寫。VOC含量是涂料界最為關(guān)心的問題之一。許多VOC會(huì)嚴(yán)重?fù)p害人的肝、腎和中樞神經(jīng)系統(tǒng)，刺激呼吸道和口腔粘膜，有些還有致癌和致畸作用。VOC對(duì)動(dòng)植物的危害也是十分嚴(yán)重的，對(duì)環(huán)境的破壞可能造成物種的毀滅，這主要表現(xiàn)在對(duì)空氣和水的污染、光化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)物的危害，以及地球臭氧層的破壞導(dǎo)致太陽輻射危害等等。各國(guó)對(duì)VOC的定義各不相同，因而同一涂料按不同國(guó)家的法規(guī)判定的VOC會(huì)有差別。美國(guó)強(qiáng)調(diào)的是化合物參與光化學(xué)反應(yīng)的作用，而包括中國(guó)在內(nèi)的其他國(guó)家著重的是化合物的沸點(diǎn)、蒸汽壓或二者的結(jié)合，其中250℃是公認(rèn)的界限。33 各國(guó)VOC的定義———————————————————————————★中國(guó)

在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓