水性涂料基础知识

1、水性涂料的基础知识(内部研修用)，2010年1月8日，制作：王勇，2，目录1 .前言2 .水性涂料的定义和类型3 .发展水性涂料的意义4 .水性涂料的发展现状和前景5 .水性涂料的优点和不足6 .水性涂料的配方特征和成分组成* 7 .水性涂料的生产技术8 .水性涂料的施工方法和应用9 .水性涂料的成膜特性10 .水性涂料的理化性能指标11 .水性油墨的补充说明附件： VOC，HAPs说明*随着涂料工业的发展，新的问题越来越受到关注，即有机涂料的环境污染问题。 涂料工业中，使用的溶剂和助剂中多含有挥发性有机化合物(VOC )，这些在空气中挥发会成为空气污染的原因。 此外，有害大气污染物(HAPs

2、 )、重金属等有害物质也危害环境和人体健康。 4、为了减少涂料对环境的污染，绿色涂料的概念应运而生。 绿色涂料是低公害(或无公害)和低毒性(或无毒性)的涂料的总称，多被称为“环保涂料”和“环保涂料”。 这种涂料对生态环境的危害小，或者没有危害，也不影响人类的健康。 为了实现这个目标，涂料工业的研究和生产主要向四个方向发展，即高固含量涂料、无溶剂涂料、粉体涂料和水性涂料。 5、2 .水性涂料的定义和类型水性涂料是指以水为主要分散介质的涂料。 根据树脂在水中的分散状态，水性涂料通常分为水型涂料、乳液型涂料、水分散型涂料三种。 根据成膜物的种类，水性涂料可分为水性无机高分子涂料(硅胶涂料等)、水性有

3、机涂料、水性有机无机复合涂料。 另外，还可以按树脂类型、离子类型、涂装方式等进行分类。 由6，水溶性树脂制成，通过向树脂中导入大量亲水基，提高在水中的溶解性。 特征：涂膜外观好，但干燥性、耐水性、耐溶剂性差。 乳液型涂料：在水中树脂分散粒径超过0.1m的水分散体。 那个调制的清漆通常是乳白色不透明状的。 特征是具有良好的力学性能、干燥性、耐水性和耐腐蚀性。 乳液型涂料是目前研究最深入、应用最广泛的水性涂料，典型的是建筑内外壁涂料。 7、水分散型涂料是在水中，树脂的分散粒径小(通常为0.010.1um )的水分散体。 其制备的清漆通常为透明或半透明、无色或微白色。水分散型涂料涂层紧密接触，外观状

4、态好，耐水和耐腐蚀性优异。 其成膜物的理化性能明显优于水型和乳液型涂料。 在工业用涂料和民间用涂料领域，它取代了溶剂型涂料，是有前途的水性涂料。 从发展水性涂料的意义上来说，水性涂料并不完全含有有机溶剂。 实用上，为了提高涂料的各种性能而添加的焊剂、助剂、固化剂等中可能含有一部分有机溶剂。 另外，各种助剂、填料、颜料带进涂料中的重金属，也给水性涂料带来了不环保的因素。 因此，水性涂料不仅仅与绿色涂料和环保涂料相同。 然而，水性涂料和涂料的水性化大大减少了有机溶剂的使用量和环境污染，为涂料工业进入绿色、环境提供了坚实的基础。 9、4 .水性涂料的发展现状和前景水性涂料在涂料工业发展中的地位已经为

5、世人所认识。 资料显示，目前世界涂料总量中，水性涂料占30%以上，其中建筑涂料(55% )和工业涂料(28% )的应用最重要。 在建筑涂料方面，欧美、日本等发达国家的水性涂料的比例高达70%90%，德国达到了93%。 工业涂料中水性涂料占总量的20%30%。 另外，功能性水性涂料也广泛应用于路标、家具、金属、保温系统等多种领域。10、近年来，中国涂料工业的水性化进程非常迅速，取得了良好的业绩。 其中建筑涂料最引人注目。 目前，中国建筑涂料的水性化比例约占75%，与国际几乎同步。 在工业涂料中，水性涂料的比例也逐渐上升，现在主要集中在皮革涂料、木器涂料、地坪涂料、装修涂料等领域，在金属防护、塑料

6、、机车等领域的应用也逐渐扩大。 涂料行业科技中长期发展规划提出，今后10年，我国将大幅度削减传统溶剂涂料，在工业涂料中的比例，其占有率从11%，从现在的50%急剧减少到5%。 1015年间，对传统涂料产业实施了新技术的嫁接和改造，最终将传统溶剂涂料市场份额缩小到1%以下。 这些计划为含有水性涂料的环保涂料的发展提供了难得的机会。 随着海外客户对出口产品表面涂层的进一步环境保护要求(家电、玩具等领域的很多出口产品被指定为水性涂料)，石油化工原料的进一步涨价导致油性涂料成本的上升，涂料施工者对健康的重视越来越多油性涂料市场份额必须取代水性涂料同时，我们要利用这个机会推进我们的水性树脂系列产品。 1

7、2、5 .水性涂料的优点和缺点：节约能源，消除工程中火灾的危险性，降低环境污染. *水性涂料通过用传统溶剂型涂料中的有机溶剂代替水来降低涂料的VOC含量，具有显着的环境保护特征。 水性涂料中含有的有机溶剂与高固体成分涂料相比大幅度减少的粉体涂料相比，水性涂料的生产设备简单，与节约能量的紫外光固化涂料相比，水性涂料的制造工序简单，不需要高能量消耗。 13， 很多溶剂的挥发慢(二甲苯、丁基等)，需要延长干燥时间，提高烧结温度。 涂膜在自我干燥时，环境空气湿度大的情况下(80% )，对干燥速度有显着影响的敏感材料(纸等)，涂装和涂装后容易发生缺陷。 配合涂料时采用的树脂容易水解，或者对配合中的其他成

8、分敏感地析出糊化，影响涂料的储藏和使用性能。 (浩海的树脂通常没有这个问题)，15， 由于水的表面张力大，涂料难以润湿基材，基材表面的污垢容易在涂膜上产生，因此水性涂料在施工中要求材质表面的洁净度高。 涂膜中残留的亲水基会降低涂膜的耐水性能和防腐蚀性能。 理化性能和溶剂型涂料之间还有差异(根据基材的不同，浩海有对应的耐水和防腐蚀性优异的树脂，请注意)，16、6 .水性涂料的配合特征和组成成分由于水性涂料上述不足，在配合设计中经常添加各种助剂来克服。 例如，用于提高涂料的稳定性和挥发速度的助焊剂、用于提高涂料质量的成膜助剂、用于提高涂料沉降防止性的分散剂和增粘剂、用于防止由涂层引起的金属基材生锈

9、的防锈剂、用于提高涂料施工性的触变剂等。 与对应的溶剂性涂料相比，水性涂料的配方非常复杂，选择原料的话，有时会成为十几几十种成分。水性涂料通常由：水性树脂、面部填料、助剂、水构成。 水性涂料中，为了合成树脂时带入，或者为了配合设计，有时含有有机溶剂。 水性树脂是水性涂料的主要成膜物质，在水性涂料中的使用量通常占配合量的60%85%，其性能的好坏是水性涂料的最终性能(如贮藏稳定、施工性能成膜物的理化性能等)，因此水性树脂的选择很重要，在配方设计时最受到技术人员的关注。 220空气空气空气空气空气空气不可使用水溶性的大面部填料.有专门用于水性涂料的铝银膏. *使用某种面部填料时， 为了不影响涂料的

10、保存稳定性，必须测试与水性树脂的互换性. (颜料自身的带电特性和水性树脂的带电特性的差太大，有时水性树脂发生破乳凝胶化现象. ) *涂料生产时颜料填料的添加工艺与溶剂型涂料不同. (消光粉的添加等) 必须用水弄湿后再加入)，19， 水：中使用的水必须是去离子水.一般自来水中含有的钙镁等离子体过多，影响水性涂料的储藏稳定性和干燥速度.助剂：助剂是水性涂料中不可或缺的成分，它是水性涂料的储藏、施工. 常用的是：湿润分散剂、流平剂、消泡剂、作为增粘剂的缓蚀剂、防霉杀菌剂、催干剂、成膜助剂、共溶剂、消光剂、PH调节剂等.20、PH调节剂：水性涂料仅在微碱性条件下保存稳定多微溶于水。 其作用是降低水性涂

11、料的最低成膜温度，水性涂料在自干燥时的作用最显着，常用的有NMP(N-甲基吡咯烷酮)、丙二醇单甲醚乙酸酯等。 注意低分子醇类(异丙醇等)容易对PUA和PUD系树脂产生破乳现象，影响贮藏稳定性。 因此，选定共溶剂时，添加到涂料中进行保存稳定性试验。 (50C水浴7d，无异常)增稠剂：是水分散型涂料中常用的助剂。 由于水分散型树脂本身的触变性低，水的挥发速度慢，涂料在施工中经常发生下垂现象，通过添加适当的增粘剂就可以解决这个问题。 必须注意选择添加多种增粘剂对涂膜最终耐水性(膨润土类、纤维素类等)的影响，聚氨酯系缔合型增粘剂对耐水性的影响小，22，防冻液：环境温度的影响(例如小于0C )，水性涂料

12、和水性树脂的冻结和熔融过程在外观上的粘度上常用的防冻措施是在其中加入甲醇、丙酮、乙二醇、甘油等防冻剂，降低乳液的冻结温度。 (也作用于某些成膜助剂和共溶剂)此类溶剂可能是在水性树脂出厂时添加的，因此在设计涂料配方之前请咨询相关人员。 不是必须添加的物质。(添加后VOC量增加)，23、7 .水性涂料的生产理论上的水性涂料的生产过程与油性涂料相同，但水性树脂本身对温度敏感(例如，很多水性醇酸系树脂在温度超过55C时容易发生破乳现象，因此， 在需要研磨材料和高速稠度的分散的情况下，必须适当地调整)或者树脂合成时本身存在缺陷和不稳定性(该现象在很多技术不成熟的树脂合成制造商中是明确的，在这种情况下，可

13、以从成本等因素来研究生产者和最佳的生产流程)以下， 探讨了PUD的三种水性树脂生产工艺：(以下添加剂的添加工艺，除供应商指示使用特定的方法外，还参照该工艺，24 )，生产涂料：水性树脂纯水助剂(如稀释后的消泡剂)。 分散均匀中速分散的同时加入各种通用色糊高速分散均匀从调色到标准中速分散的同时剩馀材料(纯水、稀释后的增粘剂、成膜助剂等)中速分散均匀加入稀释后的流平剂中速分散均匀。 研磨通用色浆：纯水分散剂的其他助剂(例如，稀释后的消泡剂)分散均一一边低速分散一边加入调色剂高速分散均一规定的细度(砂磨、球磨、三辊共可)配合中的剩馀材料(纯水、防冻剂等)，25，b .水性清漆：水性树脂纯水助剂分散均

14、匀中速分散的同时剩馀材料(纯水、稀释后的增粘剂、成膜助剂等)高速分散均匀加入稀释后的流平剂中速分散均匀。 水性涂料的生产注意事项：A .批量生产的水性涂料，样品贮藏稳定性测试(可以采用加温储藏法) b .添加增粘剂：必须将固体系增粘剂溶解在水溶液中后添加的液体系增粘剂，首先用35倍的水稀释后，在上述工艺阶段添加。 添加时，请一边混合涂料一边慢慢加入，充分搅拌。 请注意局部增稠剂的浓度过高时，不要在水性涂料中产生凝聚或粒子。 26、c .膨润土类增稠剂：由于在水中电离，电离的离子与水性树脂中的乳化剂的离子电性不同，为避免发生破乳现象，应与水性树脂进行相容性试验。 d .消泡剂的添加：优选用23倍

15、的水或焊剂类稀释分散后再添加。 e .添加流平剂：建议在涂料的最终阶段添加。 添加前涂料中可能有增稠剂，因此为了不产生大量气泡，不推荐高速分散。 遇到比较难分散的流平剂时，首先用35倍的水均匀分散，然后加入中速均匀分散的涂料，然后中速均匀分散。 f .颜料的选择：立德粉和水银盐防霉剂并用，使涂膜不变黄一般氧化锌和铅白不用于防止增粘和凝结，请参考前一节的颜料部分的建议。 27、g .搅拌：注意一部分厂家的水性树脂不能高速长时间分散，高速搅拌时破乳(机械稳定性差)(不存在浩海化学工业的水性树脂) h .水性涂料生产中不要接触容易产生金属离子的器物(容易生锈的铁缸等)，包装时不要生锈研磨剂时，请尽量

16、避免使用金属珠系球磨机。 28、8 .施工工序的施工方法：与溶剂型涂料几乎相同，水性涂料也可以采用喷涂、刷涂、淋浴涂装、滚动涂装等施工工序。 固化工序中根据涂料的固化要求可以分为：干燥、烘烤、紫外线照射固化等。 除了对水敏感的基材，理论上水性涂料可以适用于所有溶剂型涂料。 注意事项： a :注意施工环境的湿度和温度。 通常，湿度5CB :自干燥水性涂料的情况下，干燥时请注意最低成膜温度。水性涂料的成膜特性水性涂料的成膜过程与溶剂型涂料不同，有水分(以及溶剂的一部分)挥发、乳液粒子凝聚、粒子压缩、粒子融合凝聚、成膜5个阶段。、30、通常加入交联剂和固化剂，或者含有具有可自交联反应基的水性涂料，其

17、交联反应从粒子融合凝聚的阶段开始。 该交联反应大大提高了涂膜的理化性能，扫描电子显微镜下乳液形成的膜，31，10 .水性涂料的理化性能指标水性涂料的供给指标通常为：PH值，涂料外观、固体、粘度、贮藏稳定性等。 水性涂料的成膜物性能指标与溶剂型涂料大致相同，涂料外观、硬度附着力、冲击、耐水、耐化学药品性、耐候等.具体性能要求根据用途和客户的需要而不同. 32， 11 .水性油墨补充说明水性油墨也称为水性油墨.随着重视环境保护和工作环境的健康，溶剂型油墨取代水性油墨.现在，在印刷用油墨、印刷用油墨、鞋材和皮革用油墨等领域使用水性油墨. 水性油墨和水性涂料在原材料(助剂、树脂、颜料等)上有很多共同点。 水性树脂对水性油墨有特殊的要求(高柔软性等)，有适合浩海化学工业的产