水性涂料(涂料之水性涂料)
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|大家好，今天小编来为大家解答水性涂料这个问题，涂料之水性涂料很多人还不知道，现在让我们一起来看看吧！
目前几乎整个涂料界的技术人员都在关注着低溶剂含量，无溶剂的黏结剂的研究和发展，而水性涂料，是一种极有发展前景的新型涂料，以水为溶剂或分散介质的涂料，称为水性涂料。进入20世纪90年代，水性涂料发展速度非常快，已形成多品种、多功能、多用途的庞大体系，由于这种涂料对环境的相容性和保护性，使水性涂料的市场占有率迅速提高。
（1）水与溶剂性能的比较取代涂料中的溶剂，常用水起溶剂和分散介质的作用，在水性涂料中，水与普通的溶剂相比，有明显不同的性质，见表7-7。其主要特点如下。
①水在0°C结冰，水性涂料应保存在凝固点以上，并且应随时检查涂料的技术性能（如稳定性、使用性、表面特性等）是否因凝固而变化。
②水在100°C沸腾，单一的水挥发性比溶剂低得多。含溶剂的涂料混合溶剂会随时间均匀挥发而形成光滑的涂料表面，而对水性涂料要形成好的涂层表面就很困难，需要在水性涂料中加入辅助溶剂、成膜助剂和正确选择黏结剂。
③水的表面张力明显比有机溶剂高，这就导致对被涂基底浸润较差。所以在使用水性涂料时必须提供清洁的基底。同时还要加入辅助溶剂来降低水的表面张力。
④与溶剂相比，水的汽化热高，水性涂料干燥需较多的能量，干燥困难，干燥时间长。
⑤水是不燃的，这一优点可以降低保险费用，也有利于贮存和运输，使用时接触也安全得多。使用过程中没有燃烧的危险。
⑥水具有与有机溶剂完全不同的溶解度参数。它比有机溶剂有明显的极性，能形成强得多的氢键。黏结剂的极性必须与水接近，而且最好有较强的氢键。
⑦水的偶极矩和介电常数与有机溶剂有不同的值，利用这一点可以预测水基涂料的性质。
⑧水的电导率和热导率与有机涂料有显著区别，与溶剂相反，涂料中所用的水不是绝缘体，所以构思水性涂料静电喷涂的基本原理是很困难的。
（2）水性涂料的特点水性涂料相对于溶剂性涂料，具有以下特点。
以水作溶剂，水来源方便，易于净化，节省大量其他资源；消除了施工时火灾危险性；降低了对①大气的污染；仅采用少量低毒性醇醍类有机溶剂，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。
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。
③涂刷工具可用水清洗，大大减少清洗溶剂的消耗。
④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；电泳涂膜有很好的耐腐蚀性，厚膜阴极电泳涂层的耐盐雾性高达1200ho
总之，水性涂料具有无色、无味、无毒、低黏度、快干性、丰满度好、高固含量、成本低、来源广、无有机挥发物、硬度高、可用水稀释和清洗，对操作要求相对较宽等特点。这些是其他溶剂型涂料所无法相比的。如果加入其他助剂，还可以改善其性能，使其具有良好的光泽性、流平性、耐折性、耐磨性和耐化学药品性等，所以特别适合食品、药品等包装物的表面处理与印后上光；并广泛应用在水性金属防腐涂料、水性木器家具涂料上。
2、水性涂料的类型
水性涂料可以根据下面几个方面来划分类型：①黏结剂的类型；②干燥方法；③应用领域。
比较明确的方法是考虑不同的黏结剂在水中的稳定状态，分成“真溶液”、胶体溶液、分散液和乳液等几种。
一般水性涂料常按其黏结剂与水相的关系可分为溶液涂料、胶体溶液涂料和乳液涂料三种。
水性涂料中所含的黏结剂分为两种情况：一种是其结构具有强极性，结构的特点使其能够溶于水或在水中溶胀；另一种情况是通过化学反应，生成黏结剂的盐而变成水溶状态。水溶性黏结剂一般可分为非离子型、阴离子型、阳离子型等几类。
常用的单体：丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、苯乙烯、醋酸乙烯酯、乙烯、丁二烯、氯乙烯及其他乙烯酯等。
常用的乳液树脂有：醇酸树脂乳液、环氧树脂乳液、硅树脂乳液、沥青乳液等。
其中改性的醇酸树脂和环氧树脂的水凝胶特别重要，各种形式的分散液和乳液具有一般两相结构的性质，可分为分散相和连续相，即固-液或液-液。当颗粒的热运动能小于静电排斥力与范德华吸引力的能量之和时，液体处于稳定状态，为了保证黏结剂和水性涂料体系不出现絮凝现象，必须小心保持这种平衡。下列因素是出现絮凝的重要影响因素：①酸；②盐；③水溶性物质（如溶剂）；④带有相反电荷的胶体；⑤热；⑥冻结；⑦高剪切力或压力；⑧水的蒸发；⑨电流。在以上所有的工艺影响因素中，对液体的稳定性的影响是最重要的。
除上面所说的是分散液的稳定性之外，涂料形成涂层之后，漆膜的稳定性也同样重要。其中包括涂层的防水性、耐久性、耐各种化学物质性能及耐紫外光（UV）性等多个方面。
在这一点上，将溶剂涂料干燥的基本原理适用于水性涂料，基本上可分为如下几类。
①物理干燥水分、胺（阴离子黏结剂）及酸（阳离子黏结剂）挥发，有时也包括辅助溶剂挥发；
③热交联（烘烤磁漆）加热导致自身官能团缩合交联或与交联树脂缩合交联。
由于涂料的干燥原理和过程不同，导致了涂料有下列两种形式：
①单组分涂料，即涂料配方中的一种或多种黏结剂组分混合在一起可以稳定贮存；
由于黏结剂组分混合后的贮存时间（使用寿命）很短，所以必须在使用前按配方比配合。
3水性涂料的生产过程
要为水性涂料的生产给出一个广泛适用的描述是不可能的，由于工厂的规模不同，它们的销售策略和产品结构也不同，这自然也影响到生产的流程，另外由于产品的种类特別多，因而，从原料到设备，再到流程、自动化控制程度都在不断改变，由于生产的目标不同，从不同原料开始，就使得生产过程更加灵活多样，这样做除了可以满足经济上和技术上的要求之外，从生态角度考虑也越来越重要（即对经常改变的产品可以更加干净，对水源污染也减少）。
水性涂料不是一个单一的产品类型，而是代表不同配方的众多产品，可以满足广泛的需求，生产过程同样要适合这一不同的需求。但这里只讨论生产的最基本因素。通常，水性涂料与溶剂涂料的生产过程并没有本质的不同，主要是它们各自基本原则的不同导致生产过程的不同。生产过程可以分成几个独立的步骤，其中关键的步骤是颜料和填料在液相（水或黏结剂/水）中的分散。步骤如下：
①生产预混料；②分散过程；③全部混合好、放置；④测试、校正及最后调整；⑤过筛、包装。
第一步是为分散准备预混料。大部分的添加剂在这里已经加了进去，包括浸润剂和分散剂、防沉淀剂和增稠剂、防霉剂、消泡剂、侵蚀剂及成膜剂等。对于水溶性树脂，接下来要进行的是中和、调整pH值、加入辅助溶剂，然后才是在搅拌下加入颜料和填料。固体组分要在慢速搅拌下加入，而且为了能在较低的黏度下脱除气泡及限制气泡产生，要首先加入最细的组分，预混料的组成一定要精确地调整到分散过程所要求的组成。树脂水溶液一般都可以直接用于分散过程，因为它们对于剪切作用都很稳定并表现出良好的浸润性质。施加适当的剪切力，可以使分散的效果大大改善，这对整个生产都有好处。
第二步分散的操作包括三个独立的而又紧密联系的过程：
①颜料和填料的分散（分散得要尽量好）；②表面的良好浸润；③达到稳定状态，防止它们重新团聚。
固体与液体组分的简单混合，不会有什么麻烦，颜料和填料开始都是由基本颗粒组成的，干燥状态下就会粘接在一起，这就是团聚。分散作用强力打碎了这些团聚，使其尽可能恢复原来的基本颗粒状态。要打碎基本颗粒的结聚，就要克服它们之间的黏着力，这就要靠分散工具对涂料施加机械能，实质上是压力和剪切力的作用，其传播靠的是湍流（如溶解装置）或层流（三根研磨机）。另外也可以引入研磨介质，如球磨、砂磨等。
第三步是分散操作结束后进入放置阶段。这时要加入剩余的黏结剂、水和其他辅助组分，使涂料的配方最终完成。在结束研磨之后再加入一定量的消泡剂是有好处的。或在真空混合器中对混合物进行脱泡。
第四步是调整、测试。如果有必要的话还要对涂料的组成和性质做一定的调整，就是初始配方不够严格，在检验之后进行了微调就可以了，这是为了保证产品质量。并需进行最终的检测，其标准的测试方法如下：
①密度控制（对于以体积来量度包装时特别重要）；
③测定黏度，既可以测定流动时间也可以测定流变学性质；
⑤在分散过程之后检验研磨是否达到所要求的细度；
⑥在包装之前，每次都要进行筛余物测定，以免堵塞筛网和泵；
⑦一般水溶性体系总是受到细菌的威胁，所以必须按常规进行细菌数的测定；
⑧一般对于色漆必须进行色泽和光泽度的测定。
通常室内用的分散液涂料是十分廉价的，但仍然要求满足下面几方面的性能：
①遮盖性；②白度；③消光性；④耐擦洗性。
下面几方面性能是根据使用需要所提出的进一步性能要求：
其中后面几种性能可以用各种方法进行测试，如，冲击硬度或Buchholz硬度测量、冲击性能和交叉粘接性能等。对于防腐蚀涂料还要进行与腐蚀有关的性能测试（如盐雾、耐潮湿性、耐介质浸泡实验等）以及产生瞬蚀的可能性。
第五步放料之后，就可以过筛包装了。这里同样也要考虑涂料对于剪切力的稳定性。根据需要，涂�**翱梢匝≡裥〉拿芊夤蕖⒋笸昂推渌萜鳎⒁庹费≡袢萜鞯牟牧希璞傅难≡褚灿龅酵牟牧衔侍狻Ｓ镁垡蚁┤萜靼敖ㄖ苛媳冉虾谩Ｊ褂媒鹗羧萜鳎淠诒砻娑家檬室说耐苛贤耆扛玻耙话愕耐苛弦惨绱艘蟆Ｗ钚碌姆⒄骨魇剖鞘褂么笕萜鳎庋梢苑奖闳萜髟谏吆褪褂谜咧溲肥褂茫饕侨绾稳繁Ｈ萜鞯那褰唷Ｍ苛显谥嫫诩湟乇鹱⒁夥蓝场Ｖ嫖露纫圆坏陀�+5°C为宜。
如要用同一套设备同时生产水性涂料和含溶剂涂料，技术和经济上就有很大矛盾，这样在经济上最好，但在技术方面可能存在问题，水性涂料非常容易出现絮凝现象，就会阻塞管道、筛和泵等。所以两种产品应该严格分开。对不同品种的水性涂料的生产工艺和过程需作适当的调整。
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