2021年水性涂料简述

水性涂料:

1一、水性涂料简述1.凡是用水作溶剂或者把水当作分散介质的涂料，都可称为水性涂料。2.依据涂料中粘合剂类别，水性涂料被分为两大类：（一）天然物质或矿物质（如硅酸钾）的天然水性涂料（二）人工合成树脂（如丙烯酸树脂）的石油化工水性涂料3.以下仅对人工合成树脂类的水性涂料进行阐述。水性涂料包括水溶性涂料、水稀释性涂料、水分散性涂料（乳胶涂料）3种。水溶性涂料是以水溶性树脂为成膜物，以聚乙烯醇及其各种改性物为代表，除此之外还有水溶醇酸树脂、水溶环氧树脂及无机高分子水性树脂等。

乳胶漆又称为合成树脂乳液涂料，是有机涂料的一种，是以合成树脂乳液为基料加入颜料、填料及各种助剂配制而成的一类水性涂料。水稀释性涂料是指后乳化乳液为成膜物配制的涂料，使溶剂型树脂溶在有机溶剂中，然后在乳化剂的帮助下靠强烈的机械搅拌使树脂分散在水中形成乳液，称为后乳化乳液，制成的涂料在施工中可用水来稀释。水分散涂料主要是指以合成树脂乳液为成膜物配制的涂料（油漆）。很多人习惯性的把这类油漆称为乳胶漆。乳液是指在乳化剂存在下，在机械搅拌的过程中，不饱和乙烯基单体在一定温度条件下聚合而成的小粒子团分散在水中组成的分散乳液。将水溶性树脂中加入少许乳液配制的涂料不能称为乳胶涂料。严格来讲水稀释涂料也不能称为乳胶涂料，但习惯上也将其归类为乳胶涂料。

水性漆通常分为单组分和双组分，单组分可以添加清水兑稀或直接施工，双组分需要添加水性固化剂充分搅拌均匀后，再添加清水兑稀进行施工。

一、水性涂料简述二、聚氨酯涂料

聚氨酯是聚氨基甲酸酯的简称，它和其他聚合物的名称不同，其结构单元并非完全是氨基甲酸酯，而是指聚合物中含有相当量的氨基甲酸酯键：

聚氨酯是由多异氰酸酯与多元醇（包括含羟基的低聚物）反应生成的。但聚氨酯涂料中并不必一定要含有聚氨酯树脂，凡用异氰酸酯或其反应产物为原物的涂料都可称聚氨酯涂料，聚氨酯涂料形成的漆膜中含有酰胺基、酯基等，分子间很容易形成氢键，因此具有良好的耐磨性和附着力，聚氨酯涂料的多方面性能都很好，是一种高级涂料。

封闭型的异氰酸酯可以用于水稀释性聚合物的交联剂。利用2,2-二羟甲基丙酸，异丁二醇（1,1-二甲基乙二醇）及三羟甲基丙烷等与二异氰酸酯反应，可制得水稀释性聚氨酯。因为羧基反应比羟基慢得多，二羟甲基丙酸中的羧基可保留下来，于是可得含有羧基和一定量羟基的聚氨酯，示意如下：

二、水性聚氨酯的制备

加三级胺可使羧基变盐基，于是成水稀释性聚氨酯，它可用氨基树脂为交联剂固化。

线性热塑性聚氨酯乳胶可用“丙酮法”制备：先在丙酮中由二元醇和二异氰酸酯聚合制备端异氰酸酯的聚氨酯，然后用含磺酸盐基的二元胺进行扩链得到高相对分子质量聚合物，二元胺的结构如下：H2NCH2NHCH2CH2SO3Na

用水稀释聚合物的丙酮溶液，并将丙酮蒸馏除去，此时聚合物将以乳胶的形式分散于水中，磺酸基作为亲水基团朝向水中成为保护性基团。

二、水性聚氨酯的制备

制备水性聚氨酯涂料的另一途径是利用异氰酸酯和水的反应速度较慢，而水的蒸发速度相对较快的特点，直接用多异氰酸酯为交联剂，与水性多羟基组分组成双组份聚氨酯涂料。

其中多羟基组分可按一般水稀释性树脂的制备方法，但树脂最好有一定的乳化能力。多异氰酸酯组分不应含水，溶剂也要尽量少，但结构中含有亲水基团，当与羟基组分混合时，易于被分散或乳化，多异氰酸酯组分最好用脂肪族异氰酸酯，由于脂肪族异氰酸酯与水的反应速度较慢，可以有较长的操作寿命。若采用芳香族异氰酸酯，由于反应太快，仅适用与采用双口喷枪进行喷涂。

二、水性聚氨酯的制备覆膜铝板用水性聚氨酯涂料配方水性聚氨酯涂料印花粘合剂配方原材料质量，份数水性聚氨酯乳液60-80植物浆料10-20苯胺20-30混合菌液10-20植物浆料:芋叶+荷叶+橡树叶+水(1:1:1:2)

。混合菌液:大肠杆菌+枯草芽孢菌+甘油+去离子水(1:1:1:2)

。原材料质量，份数卡波姆10-20N-羟甲基丙烯酰胺3-5薰衣草精油3-5胆碱磷脂3-5三、水性环氧树脂

最早的水性胺固化环氧树脂涂料，是分别将环氧树脂与聚合胺做成乳液，然后混合在一起，涂布后水蒸发剩下环氧树脂与多元胺，它们混合在一起固化成膜，其中的胺组分可由胺与环氧树脂先部分反应制得。另一种水性环氧树脂是首先制备水稀释性的胺盐，然后加环氧树脂，环氧树脂溶于胺盐所形成的聚集体微粒中。水稀释性的胺盐可通过丙烯酸树脂与氮杂环丙烷反应，然后用酸中和得到：

将环氧树脂，如诺伏拉克环氧树脂混入其中得到的混合物微粒，因其上的离子基因都朝着水向，不易与微粒内部的环氧基反应，涂布后，由于水分蒸发出去，下列反应可以发生:三、水性环氧树脂

用接枝的方法可在环氧树脂中引入羧基，例如双酚A环氧树脂醚键上的亚甲基非常容易引起链转移反应，形成接枝点，单体可以用丙烯酸丁酯和丙烯酸混合单体，引发剂用BPO，溶剂用丙二醇单异丙醚，反应如下：

生成物是接枝共聚物和未接枝的环氧树脂以及丙烯酸聚合物的混合物。羧基用二甲氨基乙醇中和后用水稀释即成水稀释性树脂，环氧树脂在聚集体微粒子的中心部分。这种水性涂料可用于罐头的内壁涂料。三、水性环氧树脂的制备

水稀释性的环氧树脂是制备电泳漆的重要原料，用于电泳漆的水稀释性环氧树脂有两类：一是阴离子型的，用于制备阳极电泳漆；一是阳离子型的，用于制备阴极电泳漆。举例如下：（1）阴离子水稀释性环氧树脂：它可以通过马来酸酐与环氧酯中的脱水蓖麻油酸反应引入羧基。反应在共溶剂中进行，反应温度在200℃左右，表示如下：

加胺（如二甲氨基乙醇）中和后，即可加水稀释，交联剂可用MF树脂，MF树脂应溶解在分散体的微粒中，因此要用乙醇醚化的MF树脂。三、水性环氧树脂的制备（2）阳离子水稀释性环氧树脂：双酚A环氧树脂与胺反应可以生成含有氨基的聚合物，然后加酸中和成盐，即成为水稀释性树脂：

三、阳离子水性环氧树脂

所加酸可为有机羧酸，如乳酸（HOCH3CH2COOH），胺可用羟基胺，如二乙醇胺，2,2-二甲基-3-羟基丙胺或用如（Ⅳ）的酮亚胺，环氧基与分子（Ⅳ）中的仲胺先行反应，经水解后，可获得伯胺基：三、水性环氧树脂

阳离子水稀释性环氧树脂的固化剂一般用封闭型的二异酸酯，如丁醇封闭的TDI（Ⅴ）：也可以先用二元酸和二异氰酸酯反应，然后制备如下的封闭型二异氰酸酯（Ⅵ）：三、水性环氧树脂水性环氧树脂涂料配方-1原材料质量，份数液态环氧树脂30水溶性纤维素醚15聚丙烯酸酯10钛白粉10水性炭黑7十二烷基苯磺酸钠5流平剂(聚丙烯酸:羧甲基纤维素=1:1

)2固化剂(二乙胺基丙胺)2消泡剂:正丁醇1分散剂:三聚磷酸钠1膨润土+云母粉+蒸馏水1+1+15水性环氧树脂涂料配方-2

很少有热塑性的水溶性聚合物用于涂料，因为它的抗水性太差了。一般都是热固性的，首先制备水溶性聚合物，在成膜时将其转化成抗水性的坚韧的漆膜。

例如用氨基树脂或2-羟基烷基酰胺类交联剂，它们可和羟基或羧基反应，形成不溶的交联产物，也可以共聚物中引入可自交联的单体如羟甲基丙烯酰胺，它的羟甲基可和聚合物上的羟基反应，形成交联结构。还可以利用多价金属离子作为交联剂，例如锌盐。

锌盐可以用氨制成锌氨络离子，它和用氨中和的羧端基的聚合物可以相混，但当水和氨在室温挥发后，二价锌便作为交联剂使聚合物成为不溶的交联结构：

四、水性丙烯酸树脂

大部分涂料中使用的水性聚合物，并非真正的水溶性聚合物，而是一种胶体分散液，因为粒子极细，成透明状，故被称为“溶液”。从真正的溶液到所谓的“溶液”和共聚物中羧基多少有关。

例如，当共聚物中含有50%的丙烯酸单体时，聚合物是真正可溶的，但当减少至如20%时，就是典型的分散体。严格说来，我们讨论的是水可稀释的体系，因此应将“水溶性”改称为水稀释性。

真正的水溶性丙烯酸树脂大量被用作增稠剂。

用氨基树脂固化的水稀释性丙烯酸树脂的配方，将配方中的丙烯酸含量增加，即可满足“水稀释性”的要求。四、水性丙烯酸树脂水性丙烯酸涂料配方-1原材料质量，份数水性丙烯酸树脂60二苯二醇甲醚:二苯二醇甲醚丙醚=1:34硅烷低聚物0.30.3水11.7钛白粉20

低气味紫外光吸收剂0.7低气味紫外光稳定剂0.3原材料质量，份数防沉剂0.3增稠剂0.5

消泡剂0.5流平剂0.2分散剂0.3抗刮蜡粉0.5润湿剂0.4消光粉0.3水性丙烯酸涂料配方-2水性丙烯酸涂料配方-2

水稀释性（或称“水溶性”）的聚酯要求有一定的自由羧基，同时也可有一定的自由羟基。羧基可以和胺形成盐，以便使聚合物在水中“溶解”，并可和交联剂如氨基树脂进行反应，以形成性能较好的漆膜。和其他水稀释性树脂一样，水可稀释性聚酯的酸值一般在40～60。为了引入较多的羧基，在配方中要加偏苯三酸酐或均苯四酸酐，一般采用偏苯三酸酐。将多元醇，多元酸等进行缩合反应，在达到规定酸值时终止反应，尽管这样可得到水稀释性聚酯，但很难有重复性。另外，由于要求有较多的自由羧基和羟基，因此反应中易生产凝胶。实用的方法是两步法。现在简单介绍一个水稀释性聚酯的制备方法，配方如下：五、水性聚酯

配方

摩尔数

当量数

新戊二醇

1.5

3.0

己二酸0.3

0.6

间苯二甲酸

0.91.8

偏苯三酸酐（A）

0.10.3

（B）

0.10.3方法：将新戊二醇、己二酸、间苯二甲酸、偏苯三酸酐（A）在230℃反应至酸值为18～20，冷至185℃，再加偏苯三酸酐（B），在160℃反应至酸值为45，然后加入溶剂1,2-丙二醇独丙醚至浓度为80%，冷却后加二甲氨基乙醇中和，然后加水稀释至所需浓度。由于偏苯三酸形成邻位的二元酸二酯，相当于邻苯二甲酸二酯，容易水解，如果用含羧基二元醇2,2-二羟甲基丙酸代替偏苯三酸，因为有空间阻碍，可以大大改善水解稳定性。

制备水性聚酯的另一个重要方法是在配方中加入2,2-二羟甲基丙酸作为二醇组分，由于2,2-二羟甲基丙酸中的羧基受空间阻碍不易发生酯化反应，只有羟基容易发生反应，因此容易在聚酯分子链中引入羧基。五、水性聚酯一种树脂基水性聚酯涂料一种树脂基水性聚酯涂料一种耐候型水性聚酯涂料配方一种含稀土的水性聚酯涂料配方按成膜物分类有5个水性工业涂料相关标准（国标和行标）1.水性丙烯酸树脂涂料HG/T4758-2014，2015年6月1日实施2.水性环氧树脂防腐涂料HG/T4759-2014，2015年6月1日实施3.水性聚氨酯涂料HG/T4761-2014，2015年6月1日实施4.水性醇酸树脂涂料HG/T4847-2015，2016年4月1日实施5.水性无机磷酸盐耐溶剂防腐涂料HG/T4846-2015，2016年1月1日实施按应用分类有18个1.水性涂料中甲醛含量的测定、乙酰丙酮分光光度法GB/T23993-2009，2010年2月1日实施。2.建筑用水性氟树脂涂料HG/T4104-2009，2010年6月1日实施。3.室内装饰装修材料水性木器涂料中有害物质限量GB24410-2009，2010年6月1日实施。4.室内装饰装修用水性木器涂料GB/T23999-2009，2010年2月1日实施。5.水性涂料涂装体系选择通则GB/T18178-2000，2001年1月1日实施。6.混凝土桥梁结构表面用防腐涂料，第4部分：水性涂料JT/T821.4-2011，2012年4月1日实施。7.进出口水性涂料中酚类防霉剂的测定，高效液相色离谱法SN/T2936-2011，