水性涂料第一章

水性涂料第一章第一頁，共四十五頁，2022年，8月28日一、簡(jiǎn)要概括

水稀釋性涂料是指后乳化乳液為成膜物配制的涂料;使溶劑型樹脂溶在有機(jī)溶劑中，然后在乳化劑的幫助下靠強(qiáng)烈的機(jī)械攪拌使樹脂分散在水中形成乳液，稱為后乳化乳液，制成的涂料在施工中可用水來稀釋。

水分散涂料主要是指以合成樹脂乳液為成膜物配制的涂料。乳液是指在乳化劑存在下，在機(jī)械攪拌的過程中，不飽和乙烯基單體在一定溫度條件下聚合而成的小粒子團(tuán)分散在水中組成的分散乳液。將水溶性樹脂中加入少許乳液配制的涂料不能稱為乳膠涂料。嚴(yán)格來講水稀釋涂料也不能稱為乳膠涂料，但習(xí)慣上也將其歸類為乳膠涂料。

第二頁，共四十五頁，2022年，8月28日顧名思義，水性漆是以水作為介質(zhì)的漆。如我們所有的內(nèi)外墻涂料、金屬漆、汽車漆等都有相應(yīng)的水性漆產(chǎn)品。可見水性漆在很多行業(yè)已有廣泛的應(yīng)用。我們普遍關(guān)注的則是水性木器漆，是木器涂料中技術(shù)難度和科技含量最高的產(chǎn)品。水性木器漆以其無毒環(huán)保、無氣味、可揮發(fā)物極少、不燃不爆的高安全性、不黃變、涂刷面積大等優(yōu)點(diǎn)，隨著人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，越來越受到市場(chǎng)的歡迎。第三頁，共四十五頁，2022年，8月28日二、水性涂料的歷史及最新水性涂料最早的商品化水基涂料是在20世紀(jì)三十年代出現(xiàn)的。最新世界十大涂料品牌排名:

NO.1

阿克蘇諾貝爾阿克蘇諾貝爾公司,世界十大涂料品牌,全球首屈一指的工業(yè)企業(yè),全球最大的油漆和涂料公司,阿克蘇諾貝爾是領(lǐng)先的工業(yè)企業(yè)。NO.2PPG工業(yè)PPG始建于一八八三年,總部設(shè)在美國匹茲堡市,是全球性的制造企業(yè),生產(chǎn)及經(jīng)營(yíng)涂料、玻璃、玻璃纖維及化學(xué)品,在世界上位居行業(yè)先導(dǎo)地位。NO.3宣威威廉姆斯美國宣威威廉姆斯化工有限公司是紐約上市公司,創(chuàng)建于1866年,是全球最大的專業(yè)涂料公司之一,在涂料生產(chǎn)和銷售領(lǐng)域處于國際領(lǐng)先地位。第四頁，共四十五頁，2022年，8月28日NO.4

杜邦杜邦公司是一家科學(xué)企業(yè),提供以科學(xué)為基礎(chǔ)的產(chǎn)品及服務(wù)。成立于1802年的杜邦公司致力于利用科學(xué)創(chuàng)造可持續(xù)方案,讓全球各地的人們生活得更美好。NO.5

巴斯夫巴斯夫是全球領(lǐng)先的化工公司,公司的產(chǎn)品范圍包括從化學(xué)品、塑料、特性化學(xué)品、農(nóng)用產(chǎn)品、精細(xì)化學(xué)品到原油和天然氣。NO.6RPM國際RPM國際集團(tuán)是全球著名的涂料集團(tuán)公司,是世界十大涂料巨頭生產(chǎn)商之一,成立于1947年,總部位于美國俄亥俄州,擁有41家專業(yè)公司,在全球74個(gè)生產(chǎn)基地。NO.7

美國鉆石漆美國鉆石漆涂料集團(tuán)總部位于美國愛荷華洲,1926年成立,1967年與沃格爾涂料合并,其建筑涂料在世界涂料市場(chǎng)占有率第一,是涂料品牌的領(lǐng)頭羊。第五頁，共四十五頁，2022年，8月28日NO.8

三彩國際三彩國際集團(tuán)公司一九一零成立,總部于英國倫敦,是一家全球性的綜合性公司,提供專業(yè)涂料產(chǎn)品和應(yīng)用,三彩國際是在涂料、密封、粘接材料的行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者。NO.9

威士伯威士伯公司憑借其獨(dú)一無二的行業(yè)地位,為客戶提供專業(yè)定制化的涂料解決方案,提供最全面服務(wù)的涂料供應(yīng)商之一,世界清新、環(huán)保、功能涂料著名品牌。

NO.10

立邦涂料立邦(日本)涂料是世界著名的涂料制造商,成立于1881年,已有超過100年的歷史,是世界上最早的涂料公司之一,業(yè)務(wù)發(fā)展覆蓋到了12個(gè)亞洲國家。第六頁，共四十五頁，2022年，8月28日三、水性涂料的發(fā)展據(jù)了解，中國涂料總產(chǎn)量達(dá)到了755萬噸，其中水性涂料占到321萬噸，占總產(chǎn)量的43%左右。在2010年中國木器涂料年使用量大約在80多萬噸，其中溶劑型涂料占98%，水性木器涂料僅占2%左右。2011年水性涂料可能占到我國涂料市場(chǎng)的50%以上第七頁，共四十五頁，2022年，8月28日根據(jù)最近幾年的涂料的產(chǎn)銷會(huì)上的情況，水性涂料在中國的推廣不是預(yù)期的那么好。行業(yè)熱、市場(chǎng)冷中國品牌的水性涂料的推廣顯得尤為困難第八頁，共四十五頁，2022年，8月28日市場(chǎng)冷的原因：1、本土品牌質(zhì)量和應(yīng)用與國外品牌存在差距2、成本高，價(jià)格降不下來3、與傳統(tǒng)溶劑型涂料相比，功能性方面存在一定的差距4、國人的環(huán)保意識(shí)5、政策性扶持力度不夠

第九頁，共四十五頁，2022年，8月28日水性涂料發(fā)展的三大方向：→向水性化發(fā)展低VOC、低毒、好的耐久性、耐水性、豐滿度→向功能化發(fā)展防火、防霉、防腐蝕→向高性能、高檔次發(fā)展耐侯性、耐污染、耐化學(xué)品性第十頁，共四十五頁，2022年，8月28日

四、水性涂料的定義和分類2、水性涂料的分類：1.定義

水性涂料的是以水作為分散介質(zhì)，樹脂作為分散相，形成的非均相體系。第十一頁，共四十五頁，2022年，8月28日2.分類①一般分為三類：水溶性涂料、水溶膠涂料、乳膠涂料。②按樹脂類型分類：水性醇酸涂料、水性環(huán)氧涂料、水性丙烯酸涂料等。③按用途分類：水性建筑涂料和水性工業(yè)涂料。

第十二頁，共四十五頁，2022年，8月28日五、水性涂料的特點(diǎn)1.水性涂料是一個(gè)多相體系。2.水溶性樹脂由溶液樹脂通過引入親水性基團(tuán)，經(jīng)中和，最后分散在水中而制成。

3.一般需要加入親水性的溶劑——助溶劑。4.水性涂料的固體含量通常低于溶劑型涂料的固體含量。第十三頁，共四十五頁，2022年，8月28日

六.水性涂料的組成及優(yōu)缺點(diǎn)

1.組成水性涂料的組成為水性樹脂、顏填料、助劑、中和劑、水等。第十四頁，共四十五頁，2022年，8月28日2.水性涂料的優(yōu)點(diǎn)

(1)以水作溶劑，節(jié)省大量資源；消除了施工時(shí)火災(zāi)危險(xiǎn)性；降低了對(duì)大氣污染；僅采用少量低毒性醇醚類有機(jī)溶劑，改善了作業(yè)環(huán)境條件。一般的水性涂料有機(jī)溶劑（占涂料）在10％～15％之間，而現(xiàn)在的陰極電泳涂料已降至1.2％以下，對(duì)降低污染節(jié)省資源效果顯著。第十五頁，共四十五頁，2022年，8月28日(2)水性涂料在濕表面和潮濕環(huán)境中可以直接涂覆施工；對(duì)材質(zhì)表面適應(yīng)性好，涂層附著力強(qiáng)。涂裝工具可用水清洗，大大減少清洗溶劑的消耗。電泳涂膜均勻、平整。展平性好；內(nèi)腔、焊縫、棱角、棱邊部位都能涂上一定厚度的涂膜，有很好的防護(hù)性；電泳涂膜有最好的耐腐蝕性，厚膜陰極電泳涂層的耐鹽霧性最高可達(dá)1200h。第十六頁，共四十五頁，2022年，8月28日3.水性涂料存在的問題(1)水性涂料對(duì)施工過程中及材質(zhì)表面清潔度要求高，因水的表面張力大，污物易使涂膜產(chǎn)生縮孔;水性涂料對(duì)抗強(qiáng)機(jī)械作用力的分散穩(wěn)定性差，輸送管道內(nèi)的流速急劇變化時(shí)，分散微粒被壓縮成固態(tài)微粒，使涂膜產(chǎn)生麻點(diǎn)。(2)水性涂料對(duì)涂裝設(shè)備腐蝕性大，需采用防腐蝕襯里或不銹鋼材料，設(shè)備造價(jià)高。第十七頁，共四十五頁，2022年，8月28日(3)烘烤型水性涂料對(duì)施工環(huán)境條件（溫度、濕度）要求較嚴(yán)格，增加了調(diào)溫調(diào)濕設(shè)備的投入，同時(shí)也增大了能耗。水的蒸發(fā)潛熱大，烘烤能量消耗大。(4)水性涂料存在耐水性差的問題，使涂料和槽液的穩(wěn)定性差，涂膜的耐水性差。水性涂料的介質(zhì)一般都在微堿性（PH7.5～pH8.5），樹脂中的酯鍵易水解而使分子鏈降解，影響涂料和槽液穩(wěn)定性，及涂膜的性能。第十八頁，共四十五頁，2022年，8月28日七.水性涂料水溶性機(jī)理合成樹脂之所以能溶于水，是由于在聚合物的分子鏈上含有一定數(shù)量的強(qiáng)親水性基團(tuán)，例如含有羧基、氨基、羥基、醚基、酰胺基等。但是這些極性基團(tuán)與水混合時(shí)多數(shù)只能形成乳濁液，它們的按酸鹽則可部分溶于水中，因而水溶性樹脂大多數(shù)以中和成鹽的形式獲得水溶性。第十九頁，共四十五頁，2022年，8月28日六.水溶性樹脂的合成原理

①在樹脂分子鏈中引入胺基（或羧基），用酸（或堿）中和形成陽離子型（或陰離子型）樹脂，能水溶或增溶分散于水中。②在樹脂分子鏈引入一定數(shù)量的強(qiáng)親水基團(tuán)，如羧基、羥基、氨基、醚基、酰胺基等，自乳化而分散于水中。涂料用樹脂水性化方法第二十頁，共四十五頁，2022年，8月28日③外加乳化劑乳液聚合，或?qū)渲瑥?qiáng)制乳化形成水分散乳液。有時(shí)幾種方式同時(shí)并用，以提高水分散性及水分散液的穩(wěn)定性。水性涂料雖然以水作分散介質(zhì)，但為了提高樹脂的水溶性，調(diào)節(jié)水性涂料的粘度及涂膜的流平性，需加入少量醇醚類有機(jī)助溶劑。第二十一頁，共四十五頁，2022年，8月28日助溶劑(共溶劑)助溶劑的作用是增加樹脂在水中的溶解度，同時(shí)用于調(diào)節(jié)樹脂溶液的粘度，提高漆液的穩(wěn)定性，改善漆膜的流平性和外觀。以同一個(gè)樹脂來比較，助溶劑不同，助溶的效果也不同。在水溶性的醇類中，碳鏈長(zhǎng)的醇比碳鏈短的醇助溶效果好；含醚基的醇比不合醚基的醇助溶效果好。因此，丁醇比乙醇好，丁基溶纖劑比丁醇更好。助溶劑的加入量通常為樹脂量的30％以下。

常用的助溶劑有乙醇、異丙醇、正丁醇、叔丁醇、乙基溶纖劑、丁基溶纖劑和仲丁醇等。第二十二頁，共四十五頁，2022年，8月28日樹脂的品種樹脂的品種不同，所用的中和劑也應(yīng)不同，常溫下的水溶性涂料需選用低沸點(diǎn)的中和劑，淺色漆則選用變色性小的中和劑(例如氨、三乙胺、氫氧化鉀等)。

中和劑的用量，通常要求是以使樹脂70％以上的羧基被中和，樹脂水溶液的PH值達(dá)到7以上。一般控制pH值為7.5—8．5，以保持它的水溶性和穩(wěn)定性。第二十三頁，共四十五頁，2022年，8月28日水性涂料中和劑的特點(diǎn)1、替代氨水或其它堿性物質(zhì)作為中和劑，減少氨的氣味，改善生產(chǎn)、施工環(huán)境。2、能有效地調(diào)節(jié)pH值，提高增稠劑的效能和粘度穩(wěn)定性。3、具有揮發(fā)性，不會(huì)長(zhǎng)期留在漆膜上，具有優(yōu)良的耐水性。4、同水性體系有很好的相溶性。第二十四頁，共四十五頁，2022年，8月28日水性涂料中和劑---GRSHY-96（1）成分由有機(jī)醇胺類化合物加特種助劑組成的混合物。（2）技術(shù)指標(biāo)：外觀：無色或淡黃色透明液體成份：低分子有機(jī)胺化合物活性含量：95%水溶性：易溶于水pH值：11-12第二十五頁，共四十五頁，2022年，8月28日七.乳膠涂料1.定義

乳膠涂料是粒徑約0.1～20μm的水分散體，聚合物乳液本身不溶于水，是依賴于表面活性劑使其以膠體形式分散于水中的多相體系。

2.特點(diǎn)①涂膜更易滲透水蒸氣；②乳膠涂料干燥較快；③涂膜的耐候性好，并具有很好的力學(xué)性能、耐堿性和耐水性。3.應(yīng)用:主要用于建筑涂料。

第二十六頁，共四十五頁，2022年，8月28日乳液選擇的性能要求：成膜性：乳液應(yīng)在較寬范圍的環(huán)境條件下（溫度、濕度）下成膜，干燥速度適當(dāng)。涂膜性能：涂膜應(yīng)具有耐水性、耐侯性、抗水、二氧化碳的滲透性，適當(dāng)?shù)娜犴g性或彈性。顏色：涂膜的顏色最好無色透明。經(jīng)濟(jì)性和易得性。第二十七頁，共四十五頁，2022年，8月28日純丙乳液：丙烯酸酯均聚乳液。主要特性：很好的粘結(jié)性，良好的耐光性、耐侯性、不粉化、不降解、不黃變、涂膜透明、光澤高、價(jià)格偏高，適合作高檔外墻漆。硅丙乳液：有機(jī)硅－丙烯酸共聚乳液。特性：除具有純丙乳液的特性外，還具有較好的耐沾污性、耐老化性能、耐高溫性能，價(jià)格昂貴，主要用于有特殊要求的外墻漆，如彈性抗污外墻漆等。苯丙乳液：性能與純丙接近，耐黃變性不如純丙，價(jià)格便宜用于普通外墻漆和中檔內(nèi)墻漆。第二十八頁，共四十五頁，2022年，8月28日醋（乙）丙乳液：醋酸乙烯－丙烯酸共聚乳液。特性：良好的顏料粘結(jié)力，價(jià)格低廉、手感好，但抗水解，耐光性較苯丙差，主要用于普通內(nèi)墻漆。白乳膠：聚醋酸乙烯酯乳液，具有良好的顏料粘結(jié)性，但涂膜的耐水、耐堿性差，價(jià)格低廉，不可用于外墻，因是外增塑，涂膜隨其中的增塑劑的損失會(huì)失去柔韌性而變脆，主要用于低檔內(nèi)墻乳膠漆。第二十九頁，共四十五頁，2022年，8月28日顏料：鈦白粉、立德粉、氧化鋅。鈦白粉（TiO2）:鈦白粉為金紅石型和銳鈦型兩種晶體結(jié)構(gòu)，金紅石型鈦白粉具有抗粉化性，耐侯性，遮力優(yōu)于銳鈦型。它具有最穩(wěn)定的晶體結(jié)構(gòu)，且所有白色顏料中遮呼最好的。經(jīng)過特殊工藝處理過的更有效提高了抗粉化性和耐黃變性，適合用作外墻，但成本偏高。銳鈦型白度高于金紅石型，成本較低，適合作內(nèi)墻。第三十頁，共四十五頁，2022年，8月28日立德粉（ZnO、BaSO4）:又名鋅鋇白，遮蓋力相當(dāng)于鈦白粉的20%-25%，抗堿性好，應(yīng)與鈦白粉搭配使用，能夠在低成本下滿足對(duì)遮蓋力的要求。廣泛用于內(nèi)墻乳膠漆，不適合在外墻漆中使用。氧化鋅（ZnO）：具有良好的耐光、耐熱、耐侯性，抗粉化性強(qiáng)，適合用作外墻乳膠漆，有很好的防霉作用。它不適合用硅－丙乳液體系中的乳膠漆中（不穩(wěn)定）。第三十一頁，共四十五頁，2022年，8月28日填料：CaCO3和高嶺土。CaCO3重鈣（天然）和輕鈣（人造）。特性：價(jià)格低，性能穩(wěn)定，既可降低成本，又起填充作用，在外墻漆中使用具有保色的作用。高嶺土：又稱白陶土。天然高嶺土其高嶺石含量在97%以上，外觀白色粉末，質(zhì)地松軟、潔白，作為白色顏填料其本身遮蓋力差，但與鈦白粉一起用起增量劑的作用，從而提高涂料的遮蓋力。第三十二頁，共四十五頁，2022年，8月28日

溶劑－水。助劑潤(rùn)濕分散劑消泡劑成膜物質(zhì)防霉劑增稠劑其它助劑第三十三頁，共四十五頁，2022年，8月28日潤(rùn)濕分散劑：作用：縮短生產(chǎn)過程中顏填料的分散研磨時(shí)間，并使涂料中顏填料能長(zhǎng)時(shí)間處于分散穩(wěn)定狀態(tài)。增稠劑：顯著提高涂料粘度的助劑。作用：增加涂料粘度，滿足在不同階段（如：生產(chǎn)、運(yùn)輸、貯存、施工時(shí)）粘度的要求。常用地有：膨土、硅酸鋁鎂、羥乙基纖維素。第三十四頁，共四十五頁，2022年，8月28日成膜助劑：能夠降低乳膠漆的最低成膜溫度和在短時(shí)間降低其玻璃化溫度的助劑稱為成膜助劑，也稱聚結(jié)助劑。通俗地說就是幫助涂料成膜的助劑。作用：使用后能使涂料的以下一些性能得到改善：①耐擦洗性；②展色性；③成膜性；④耐侯性。其它助劑：如流平劑、消光劑、防浮色發(fā)花劑等。第三十五頁，共四十五頁，2022年，8月28日

八.水性涂料的應(yīng)用

（一）水性建筑涂料

1.水性建筑涂料的組成

包括乳膠性有機(jī)涂料（乳膠涂料）、水性有機(jī)涂料、無機(jī)涂料、有機(jī)無機(jī)復(fù)合涂料。其中乳膠涂料應(yīng)用范圍廣泛，主要品種有聚醋酸乙烯乳膠涂料、苯丙乳膠涂料、乙丙乳膠涂料、純丙乳膠涂料、氯偏乳膠涂、硅丙乳膠涂料等。（1）水溶性建筑涂料主要品種是水性聚氨酯涂料、水溶性丙烯酸涂料等。（2）無機(jī)涂料主要是無機(jī)高分子涂料，包括水溶性硅酸鹽系（堿金屬）、硅溶膠系、有機(jī)硅及無機(jī)聚合物系等，其中應(yīng)用最多的是硅酸鹽系的硅酸鉀、硅酸鈉、和硅溶膠系無機(jī)涂料。第三十六頁，共四十五頁，2022年，8月28日（3）有機(jī)無機(jī)復(fù)合涂料主要有兩種復(fù)合形式：品種復(fù)合、涂層復(fù)合。

品種復(fù)合包括：物理和化學(xué)復(fù)合

物理復(fù)合：將水性有機(jī)樹脂與水溶性硅酸鹽等攪拌混合即成（如聚乙烯醇-水玻璃涂料、苯丙-硅溶膠涂料）；化學(xué)復(fù)合：即在無機(jī)材料的表面與水性樹脂接枝制成懸浮液（如硅溶膠-丙烯酸涂料、二氧化硅-丙烯酸涂料等）。涂層復(fù)合：是在建筑物墻體上先涂覆一層有機(jī)涂料，然后在有機(jī)涂層上再涂覆一層無機(jī)涂料，利用兩層涂膜收縮率的差別，使無機(jī)涂料層形成隨機(jī)分布的裂紋紋理，得到鑲嵌花紋狀涂膜的裝飾效果。2.水性建筑涂料的分類（1）以涂膜的表面狀況分，可分為平面涂料、非平面涂料、多彩涂料。第三十七頁，共四十五頁，2022年，8月28日（2）按照在建筑物上使用的部位，分為外墻涂料、內(nèi)墻涂料、頂棚涂料、地面涂料、屋面涂料。（3）按照涂料的功能，可以分為防水涂料、防火涂料、防霉涂料、防靜電涂料、隔熱涂料。3.水性建筑涂料應(yīng)用（1）內(nèi)墻的應(yīng)用：乳膠涂料中，聚醋酸乙烯類是內(nèi)墻涂料的主要品種，基本取帶了耐水性差的聚乙烯醇為粘結(jié)劑的106、107建筑涂料。苯丙乳液目前大量用于內(nèi)墻涂料的制備。（2）外墻的應(yīng)用：乳膠型外墻涂料主要以苯丙乳液為主（德國、日本），我國主要以丙烯酸乳液為主。第三十八頁，共四十五頁，2022年，8月28日（3）在木質(zhì)墻板上的應(yīng)用溶劑型涂料：溶劑型涂料用于木板墻板時(shí)，容易產(chǎn)生氣泡而導(dǎo)致涂料失效，主要原因是溶劑型涂料形成的涂膜對(duì)水蒸氣的滲透很低，當(dāng)木板吸收的水分被陽光加熱蒸發(fā)時(shí)，就會(huì)使涂膜產(chǎn)生氣泡。乳膠涂料：乳膠涂料沒有經(jīng)過交聯(lián)，其涂膜對(duì)水蒸氣具有很好的滲透性能，所以乳膠涂料起泡現(xiàn)象很少。乳膠涂料的抗皺紋性能比溶劑型涂料好，但乳膠涂料的耐沾污性能比溶劑型涂料差，透氣性能和耐沾污性能的要求對(duì)乳膠樹脂來說是矛盾的。如何改進(jìn)乳膠樹脂的性能，設(shè)計(jì)更為合理的乳膠涂料配方提高水性涂料的耐沾污性，有待研究！第三十九頁，共四十五頁，2022年，8月28日（二）水性工業(yè)涂料

主要的品種有汽車涂料船舶涂料、集裝箱涂料、家具涂料、火車涂料的等。1.水性汽車涂料水性汽車涂料有水性底漆、水性中涂漆、水性面漆和水性罩光漆。（1）水性底漆的應(yīng)用水性底漆在應(yīng)用時(shí)，會(huì)在金屬的表面形成“閃銹”層，降低涂抹的附著力。電泳涂料不會(huì)出現(xiàn)“閃銹”層。原因：（以陰極電泳漆為例）在電沉積時(shí)，汽車車身作為涂膜陰極接通，盛有水性涂料的槽液作為陽極，在直流電場(chǎng)的作用下，帶正點(diǎn)喝的涂料粒子在陰極表面失去電荷，呈不溶狀態(tài)沉積在車身的金屬板上，水溶性涂料在沉積過程放電并失去水分，沉積的粒子相互結(jié)合形成附著力牢固的連續(xù)均勻的涂層，烘干交聯(lián)形成致密的涂膜。第四十頁，共四十五頁，2022年，8月28日陽極電泳涂料是由水溶性陰離子樹脂、顏（填）料、助溶劑、中和劑組成。主要品種有酚醛改性水溶性油類