水性涂料第一章讲课课件

水性涂料第一章Ppt第一页，共43页。顾名思义，水性漆是以水作为介质的漆。如我们所有的内外墙涂料、金属漆、汽车漆等都有相应的水性漆产品。可见水性漆在很多行业已有广泛的应用。我们普遍关注的则是水性木器漆，是木器涂料中技术难度和科技含量最高的产品。水性木器漆以其无毒环保、无气味、可挥发物极少、不燃不爆的高安全性、不黄变、涂刷面积大等优点，随着人们环保意识的增强，越来越受到市场的欢迎。第二页，共43页。二、水性涂料的历史及最新水性涂料最早的商品化水基涂料是在20世纪三十年代出现的。最新世界十大涂料品牌排名:NO.1阿克苏诺贝尔阿克苏诺贝尔公司,世界十大涂料品牌,全球首屈一指的工业企业,全球最大的油漆和涂料公司,阿克苏诺贝尔是领先的工业企业。NO.2PPG工业PPG始建于一八八三年,总部设在美国匹兹堡市,是全球性的制造企业,生产及经营涂料、玻璃、玻璃纤维及化学品,在世界上位居行业先导地位。NO.3宣威威廉姆斯美国宣威威廉姆斯化工有限公司是纽约上市公司,创建于1866年,是全球最大的专业涂料公司之一,在涂料生产和销售领域处于国际领先地位。第三页，共43页。NO.4杜邦杜邦公司是一家科学企业,提供以科学为基础的产品及服务。成立于1802年的杜邦公司致力于利用科学创造可持续方案,让全球各地的人们生活得更美好。NO.5巴斯夫巴斯夫是全球领先的化工公司,公司的产品范围包括从化学品、塑料、特性化学品、农用产品、精细化学品到原油和天然气。NO.6RPM国际RPM国际集团是全球著名的涂料集团公司,是世界十大涂料巨头生产商之一,成立于1947年,总部位于美国俄亥俄州,拥有41家专业公司,在全球74个生产基地。NO.7美国钻石漆美国钻石漆涂料集团总部位于美国爱荷华洲,1926年成立,1967年与沃格尔涂料合并,其建筑涂料在世界涂料市场占有率第一,是涂料品牌的领头羊。第四页，共43页。NO.8三彩国际三彩国际集团公司一九一零成立,总部于英国伦敦,是一家全球性的综合性公司,提供专业涂料产品和应用,三彩国际是在涂料、密封、粘接材料的行业领导者。NO.9威士伯威士伯公司凭借其独一无二的行业地位,为客户提供专业定制化的涂料解决方案,提供最全面服务的涂料供应商之一,世界清新、环保、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,已有超过100年的历史,是世界上最早的涂料公司之一,业务发展覆盖到了12个亚洲国家。第五页，共43页。三、水性涂料的发展据了解，中国涂料总产量达到了755万吨，其中水性涂料占到321万吨，占总产量的43%左右。在2010年中国木器涂料年使用量大约在80多万吨，其中溶剂型涂料占98%，水性木器涂料仅占2%左右。2011年水性涂料可能占到我国涂料市场的50%以上第六页，共43页。根据最近几年的涂料的产销会上的情况，水性涂料在中国的推广不是预期的那么好。行业热、市场冷中国品牌的水性涂料的推广显得尤为困难第七页，共43页。市场冷的原因：1、本土品牌质量和应用与国外品牌存在差距2、成本高，价格降不下来3、与传统溶剂型涂料相比，功能性方面存在一定的差距4、国人的环保意识5、政策性扶持力度不够

第八页，共43页。水性涂料发展的三大方向：→向水性化发展低VOC、低毒、好的耐久性、耐水性、丰满度→向功能化发展防火、防霉、防腐蚀→向高性能、高档次发展耐侯性、耐污染、耐化学品性第九页，共43页。

四、水性涂料的定义和分类2、水性涂料的分类：1.定义

水性涂料的是以水作为分散介质，树脂作为分散相，形成的非均相体系。第十页，共43页。2.分类①一般分为三类：水溶性涂料、水溶胶涂料、乳胶涂料。②按树脂类型分类：水性醇酸涂料、水性环氧涂料、水性丙烯酸涂料等。③按用途分类：水性建筑涂料和水性工业涂料。

第十一页，共43页。五、水性涂料的特点1.水性涂料是一个多相体系。2.水溶性树脂由溶液树脂通过引入亲水性基团，经中和，最后分散在水中而制成。

3.一般需要加入亲水性的溶剂——助溶剂。4.水性涂料的固体含量通常低于溶剂型涂料的固体含量。第十二页，共43页。

六.水性涂料的组成及优缺点

1.组成水性涂料的组成为水性树脂、颜填料、助剂、中和剂、水等。第十三页，共43页。2.水性涂料的优点

(1)以水作溶剂，节省大量资源；消除了施工时火灾危险性；降低了对大气污染；仅采用少量低毒性醇醚类有机溶剂，改善了作业环境条件。一般的水性涂料有机溶剂（占涂料）在10％～15％之间，而现在的阴极电泳涂料已降至1.2％以下，对降低污染节省资源效果显著。第十四页，共43页。(2)水性涂料在湿表面和潮湿环境中可以直接涂覆施工；对材质表面适应性好，涂层附着力强。涂装工具可用水清洗，大大减少清洗溶剂的消耗。电泳涂膜均匀、平整。展平性好；内腔、焊缝、棱角、棱边部位都能涂上一定厚度的涂膜，有很好的防护性；电泳涂膜有最好的耐腐蚀性，厚膜阴极电泳涂层的耐盐雾性最高可达1200h。第十五页，共43页。3.水性涂料存在的问题(1)水性涂料对施工过程中及材质表面清洁度要求高，因水的表面张力大，污物易使涂膜产生缩孔;水性涂料对抗强机械作用力的分散稳定性差，输送管道内的流速急剧变化时，分散微粒被压缩成固态微粒，使涂膜产生麻点。(2)水性涂料对涂装设备腐蚀性大，需采用防腐蚀衬里或不锈钢材料，设备造价高。第十六页，共43页。(3)烘烤型水性涂料对施工环境条件（温度、湿度）要求较严格，增加了调温调湿设备的投入，同时也增大了能耗。水的蒸发潜热大，烘烤能量消耗大。(4)水性涂料存在耐水性差的问题，使涂料和槽液的稳定性差，涂膜的耐水性差。水性涂料的介质一般都在微碱性（PH7.5～pH8.5），树脂中的酯键易水解而使分子链降解，影响涂料和槽液稳定性，及涂膜的性能。第十七页，共43页。七.水性涂料水溶性机理合成树脂之所以能溶于水，是由于在聚合物的分子链上含有一定数量的强亲水性基团，例如含有羧基、氨基、羟基、醚基、酰胺基等。但是这些极性基团与水混合时多数只能形成乳浊液，它们的按酸盐则可部分溶于水中，因而水溶性树脂大多数以中和成盐的形式获得水溶性。第十八页，共43页。六.水溶性树脂的合成原理

①在树脂分子链中引入胺基（或羧基），用酸（或碱）中和形成阳离子型（或阴离子型）树脂，能水溶或增溶分散于水中。②在树脂分子链引入一定数量的强亲水基团，如羧基、羟基、氨基、醚基、酰胺基等，自乳化而分散于水中。涂料用树脂水性化方法第十九页，共43页。③外加乳化剂乳液聚合，或对树脂强制乳化形成水分散乳液。有时几种方式同时并用，以提高水分散性及水分散液的稳定性。水性涂料虽然以水作分散介质，但为了提高树脂的水溶性，调节水性涂料的粘度及涂膜的流平性，需加入少量醇醚类有机助溶剂。第二十页，共43页。助溶剂(共溶剂)助溶剂的作用是增加树脂在水中的溶解度，同时用于调节树脂溶液的粘度，提高漆液的稳定性，改善漆膜的流平性和外观。以同一个树脂来比较，助溶剂不同，助溶的效果也不同。在水溶性的醇类中，碳链长的醇比碳链短的醇助溶效果好；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，丁基溶纤剂比丁醇更好。助溶剂的加入量通常为树脂量的30％以下。

常用的助溶剂有乙醇、异丙醇、正丁醇、叔丁醇、乙基溶纤剂、丁基溶纤剂和仲丁醇等。第二十一页，共43页。树脂的品种树脂的品种不同，所用的中和剂也应不同，常温下的水溶性涂料需选用低沸点的中和剂，浅色漆则选用变色性小的中和剂(例如氨、三乙胺、氢氧化钾等)。中和剂的用量，通常要求是以使树脂70％以上的羧基被中和，树脂水溶液的PH值达到7以上。一般控制pH值为7.5—8．5，以保持它的水溶性和稳定性。第二十二页，共43页。水性涂料中和剂的特点1、替代氨水或其它碱性物质作为中和剂，减少氨的气味，改善生产、施工环境。2、能有效地调节pH值，提高增稠剂的效能和粘度稳定性。3、具有挥发性，不会长期留在漆膜上，具有优良的耐水性。4、同水性体系有很好的相溶性。第二十三页，共43页。水性涂料中和剂---GRSHY-96（1）成分由有机醇胺类化合物加特种助剂组成的混合物。（2）技术指标：外观：无色或淡黄色透明液体成份：低分子有机胺化合物活性含量：95%水溶性：易溶于水pH值：11-12第二十四页，共43页。七.乳胶涂料1.定义

乳胶涂料是粒径约0.1～20μm的水分散体，聚合物乳液本身不溶于水，是依赖于表面活性剂使其以胶体形式分散于水中的多相体系。

2.特点①涂膜更易渗透水蒸气；②乳胶涂料干燥较快；③涂膜的耐候性好，并具有很好的力学性能、耐碱性和耐水性。3.应用:主要用于建筑涂料。

第二十五页，共43页。乳液选择的性能要求：成膜性：乳液应在较宽范围的环境条件下（温度、湿度）下成膜，干燥速度适当。涂膜性能：涂膜应具有耐水性、耐侯性、抗水、二氧化碳的渗透性，适当的柔韧性或弹性。颜色：涂膜的颜色最好无色透明。经济性和易得性。第二十六页，共43页。纯丙乳液：丙烯酸酯均聚乳液。主要特性：很好的粘结性，良好的耐光性、耐侯性、不粉化、不降解、不黄变、涂膜透明、光泽高、价格偏高，适合作高档外墙漆。硅丙乳液：有机硅－丙烯酸共聚乳液。特性：除具有纯丙乳液的特性外，还具有较好的耐沾污性、耐老化性能、耐高温性能，价格昂贵，主要用于有特殊要求的外墙漆，如弹性抗污外墙漆等。苯丙乳液：性能与纯丙接近，耐黄变性不如纯丙，价格便宜用于普通外墙漆和中档内墙漆。第二十七页，共43页。醋（乙）丙乳液：醋酸乙烯－丙烯酸共聚乳液。特性：良好的颜料粘结力，价格低廉、手感好，但抗水解，耐光性较苯丙差，主要用于普通内墙漆。白乳胶：聚醋酸乙烯酯乳液，具有良好的颜料粘结性，但涂膜的耐水、耐碱性差，价格低廉，不可用于外墙，因是外增塑，涂膜随其中的增塑剂的损失会失去柔韧性而变脆，主要用于低档内墙乳胶漆。第二十八页，共43页。颜料：钛白粉、立德粉、氧化锌。钛白粉（TiO2）:钛白粉为金红石型和锐钛型两种晶体结构，金红石型钛白粉具有抗粉化性，耐侯性，遮力优于锐钛型。它具有最稳定的晶体结构，且所有白色颜料中遮呼最好的。经过特殊工艺处理过的更有效提高了抗粉化性和耐黄变性，适合用作外墙，但成本偏高。锐钛型白度高于金红石型，成本较低，适合作内墙。第二十九页，共43页。立德粉（ZnO、BaSO4）:又名锌钡白，遮盖力相当于钛白粉的20%-25%，抗碱性好，应与钛白粉搭配使用，能够在低成本下满足对遮盖力的要求。广泛用于内墙乳胶漆，不适合在外墙漆中使用。氧化锌（ZnO）：具有良好的耐光、耐热、耐侯性，抗粉化性强，适合用作外墙乳胶漆，有很好的防霉作用。它不适合用硅－丙乳液体系中的乳胶漆中（不稳定）。第三十页，共43页。填料：CaCO3和高岭土。CaCO3重钙（天然）和轻钙（人造）。特性：价格低，性能稳定，既可降低成本，又起填充作用，在外墙漆中使用具有保色的作用。高岭土：又称白陶土。天然高岭土其高岭石含量在97%以上，外观白色粉末，质地松软、洁白，作为白色颜填料其本身遮盖力差，但与钛白粉一起用起增量剂的作用，从而提高涂料的遮盖力。第三十一页，共43页。溶剂－水。助剂润湿分散剂消泡剂成膜物质防霉剂增稠剂其它助剂第三十二页，共43页。润湿分散剂：作用：缩短生产过程中颜填料的分散研磨时间，并使涂料中颜填料能长时间处于分散稳定状态。增稠剂：显著提高涂料粘度的助剂。作用：增加涂料粘度，满足在不同阶段（如：生产、运输、贮存、施工时）粘度的要求。常用地有：膨土、硅酸铝镁、羟乙基纤维素。第三十三页，共43页。成膜助剂：能够降低乳胶漆的最低成膜温度和在短时间降低其玻璃化温度的助剂称为成膜助剂，也称聚结助剂。通俗地说就是帮助涂料成膜的助剂。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。其它助剂：如流平剂、消光剂、防浮色发花剂等。第三十四页，共43页。

八.水性涂料的应用

（一）水性建筑涂料

1.水性建筑涂料的组成包括乳胶性有机涂料（乳胶涂料）、水性有机涂料、无机涂料、有机无机复合涂料。其中乳胶涂料应用范围广泛，主要品种有聚醋酸乙烯乳胶涂料、苯丙乳胶涂料、乙丙乳胶涂料、纯丙乳胶涂料、氯偏乳胶涂、硅丙乳胶涂料等。（1）水溶性建筑涂料主要品种是水性聚氨酯涂料、水溶性丙烯酸涂料等。（2）无机涂料主要是无机高分子涂料，包括水溶性硅酸盐系（碱金属）、硅溶胶系、有机硅及无机聚合物系等，其中应用最多的是硅酸盐系的硅酸钾、硅酸钠、和硅溶胶系无机涂料。第三十五页，共43页。（3）有机无机复合涂料主要有两种复合形式：品种复合、涂层复合。品种复合包括：物理和化学复合物理复合：将水性有机树脂与水溶性硅酸盐等搅拌混合即成（如聚乙烯醇-水玻璃涂料、苯丙-硅溶胶涂料）；化学复合：即在无机材料的表面与水性树脂接枝制成悬浮液（如硅溶胶-丙烯酸涂料、二氧化硅-丙烯酸涂料等）。涂层复合：是在建筑物墙体上先涂覆一层有机涂料，然后在有机涂层上再涂覆一层无机涂料，利用两层涂膜收缩率的差别，使无机涂料层形成随机分布的裂纹纹理，得到镶嵌花纹状涂膜的装饰效果。2.水性建筑涂料的分类（1）以涂膜的表面状况分，可分为平面涂料、非平面涂料、多彩涂料。第三十六页，共43页。（2）按照在建筑物上使用的部位，分为外墙涂料、内墙涂料、顶棚涂料、地面涂料、屋面涂料。（3）按照涂料的功能，可以分为防水涂料、防火涂料、防霉涂料、防静电涂料、隔热涂料。3.水性建筑涂料应用（1）内墙的应用：乳胶涂料中，聚醋酸乙烯类是内墙涂料的主要品种，基本取带了耐水性差的聚乙烯醇为粘结剂的106、107建筑涂料。苯丙乳液目前大量用于内墙涂料的制备。（2）外墙的应用：乳胶型外墙涂料主要以苯丙乳液为主（德国、日本），我国主要以丙烯酸乳液为主。第三十七页，共43页。（3）在木质墙板上的应用溶剂型涂料：溶剂型涂料用于木板墙板时，容易产生气泡而导致涂料失效，主要原因是溶剂型涂料形成的涂膜对水蒸气的渗透很低，当木板吸收的水分被阳光加热蒸发时，就会使涂膜产生气泡。乳胶涂料：乳胶涂料没有经过交联，其涂膜对水蒸气具有很好的渗透性能，所以乳胶涂料起泡现象很少。乳胶涂料的抗皱纹性能比溶剂型涂料好，但乳胶涂料的耐沾污性能比溶剂型涂料差，透气性能和耐沾污性能的要求对乳胶树脂来说是矛盾的。如何改进乳胶树脂的性能，设计更为合理的乳胶涂料配方提高水性涂料的耐沾污性，有待研究！第三十八页，共43页。（二）水性工业涂料

主要的品种有汽车涂料船舶涂料、集装箱涂料、家具涂料、火车涂料的等。1.水性汽车涂料水性汽车涂料有水性底漆、水性中涂漆、水性面漆和水性罩光漆。（1）水性底漆的应用水性底漆在应用时，会在金属的表面形成“闪锈”层，降低涂抹的附着力。电泳涂料不会出现“闪锈”层。原因：（以阴极电泳漆为例）在电沉积时，汽车车身作为涂膜阴极接通，盛有水性涂料的槽液作为阳极，在直流电场的作用下，带正点喝的涂料粒子在阴极表面失去电荷，呈不溶状态沉积在车身的金属板上，水溶性涂料在沉积过程放电并失去水分，沉积的粒子相互结合形成附着力牢固的连续均匀的涂层，烘干交联形成致密的涂膜。第三十九页，共43页。阳极电泳涂料是由水溶性阴离子树脂、颜