水性色浆的应用领域

水性色浆的应用领域
前言：水性色浆，也称为颜料分散体，一般由水、粉状颜料、表面活性剂、助溶剂、保湿剂
等组成。

优良的水性色浆必须与水性聚合物乳胶体相容性好、质地均匀、不含交联剂和APE（烷
基苯酚多乙二醇谜）溶剂。

在选材上应选用具有优良的耐候性、耐光、耐化学腐蚀及抗紫外线性能的优质颜料。

成品着色剂应是着色力强、流动性好、长时间储存不结块，不沉淀，不返粗、固含量高、产品黏度稳定、泡沫低，不风干，遇冰冻可融化后再使用，不发霉、尽可
能低的VOC
水性色浆是着色材料，其应用领域十分广阔，包括涂料、皮革、墨水、纺织等行业，目前主
要应用于涂料行业。

水性涂料既具有VO（排放量低的优点而且其涂膜性能可与溶剂型涂料相
媲美，无疑是未来涂料工业发展的主力军，其诞生和发展主要是受到了人类对环境保护重要
性的逐渐认知所驱动。

据对全球各地区涂料产品生产的统计资料显示，在涂料水性化领域我
们与发达国家的差距还很大。

所幸的是，这种局面正在改变。

水性涂料在各领域逐步发展扩大。

而水性色浆在皮革、墨水、纺织方面的应用也在不断扩大。

以下是水性色浆的一些应用：
一、水性涂料
1、按应用领域分：水性建筑涂料、水性汽车涂料、水性木器涂料、水性纸涂料、水性塑料
涂料、水性玻璃涂料
水性建筑涂料：当前，建筑涂料在我国各个应用领域发挥着越来越重要的作用。

作为一种新
型装饰材料，建筑涂料以其良好的经济性、美观性和安全性，被广泛运用于建筑物外墙装饰及地板、屋顶、门窗、路标、桥梁和工业设施的维护。

墙涂料要向健康型方向发展，逐渐实
现零VOC和尽可能少的残存单体；外墙涂料的发展方向是高抗污性、自乳化、高固体分及低
VOC乳胶漆。

墙涂料的水性化已基本完成，每年各大涂料商都不断的推出许多性能更佳的墙用水性涂料，未来水涂料将在建筑领域大围推广和应用。

水性建筑涂料最主要的特征在于其环保性，即水作为涂料的分散介质，本身无毒、无味，不
会对人体和环境造成不良影响（与之相比绝大部分有机溶剂会对环境和人类健康产生不利影响）。

其次，显而易
见的是水的易得性和价廉性。

至于涂料性能则因品种的不同而各异。

根
据不同的分类方法，可以得到不同的水性建筑涂料品种。

例如，根据成膜物质在水中状态的
不同分类，可以分成水溶性涂料和水乳型涂料；根据涂料组成成分的不同分类，可以分成有
机建筑涂料和无机建筑涂料；根据涂料外观形态的不同分类，可以分成液体建筑涂料和粉状
建筑涂料。

墙涂料要朝着健康型和精细型发展。

所谓健康型就是涂料本身具有杀菌和防霉功能，并能够
改善居室的环境，例如现在已经有关于能够向空气中释放负离子的纳米涂料添加剂在市场销
售，而具有防霉杀菌和净化空气功能的纳米无机建筑涂料添加剂也得到较多的研究，有些研
究已经取得很好的成果。

所谓精细型是指使用超细填料，对涂料进行精细加工，以得到涂膜
观感细腻、手感平滑和质感丰满的涂料。

总之，墙涂料的发展趋势是要提高涂膜的装饰效果和增加涂料的功能。

与此同时，根据市场的需求，人们还会努力研究和开发一些能够凸显特征、扬个性、有明显技术经济性能优势的新型墙涂料。

例如，称为“三合一”（防霉抗菌、防裂、耐沾污等）或“四合一”的高档、多功能墙涂料；能够降低成本而且性能保持不变的有机•无机复合型墙涂料，具有吸收二氧化碳功能的以灰钙粉为填料的低成本乳胶漆，以及
批刮施工的低成本、高装饰效果的粉状砂壁状涂料等都将得到发展。

外墙涂料是向高耐候性、高抗污性、自乳化、高固体分及低V0（乳胶漆方向发展。

1高耐候性氟碳外墙涂料。

氟碳涂料具有超长的耐候性和耐久性，非常好的耐酸、碱性和
耐污染性，在选择好涂装配套材料和正确的施工条件下，其涂膜的户外寿命能够达到15年
以上，是目前耐久性最好的建筑涂料，因而具有超耐久性建筑涂料之称。

2、近年来，纳米技术在各领域的发展得到了很多的关注，而纳米材料在建筑涂料中的应用也相当显著，它大大提高了涂料的耐久性、抗紫外、防霉抗菌、耐水、耐磨及耐沾污性等。

水性纳米色浆是通过先进的技术、精密的设备及合理的控制将普通颜料粒子纳米化或通过纳米材料与普通颜料适当复合达到水性化和浆料化，使其具有量子尺寸效应、表面效应、宏观
量子隧道效应、介电限域效应等纳米粒子的特殊效应。

1、全纳米颜料浆是采用纳米颜料（如纳米氧化钛、纳米碳酸钙、纳米氧化锌、纳米二氧化硅）去离子水、特种润湿分散剂、其他功能添加剂和特殊工艺流程加工而成的流体,色浆中纳米
颜料多数以稳定的单分散状态存在。

在涂料中使用时，纳米粒子可均匀分散在涂料中，可以
充分发挥纳米粒子的效率，比直接使用纳米颜料效果有明显改善。

主要是用于改善水涂料的颜色色光、强度、抗紫外、抗菌、疏水性及罐稳定性等方面。

2、纳米复合颜料浆是通过添加多种功能助剂将普通有机颜料与纳米填料（纳米碳酸钙、纳米氧化锌、纳米二氧化硅）通过一定比例混合有机分散在水相中，形成稳定的流体。

采用纳米填料对有机颜料粒子进行保护，可以有效改善有机颜料的抗紫外能力，同时还可增强水性色浆的遮盖力与抗菌效果。

复合过程中，具有纳
米粒子效应的填料有效附在有机颜料粒子表面（周围）,从而使绝大多数颜料分散体获得纳米粒子特性。

纳米色浆制备技术关键：1、润湿与分散，纳米色浆中颜填料粒子由于具有极其微小的粒径，
有相当高的表面活性，非常容易团聚。

如何将其有效的润湿与分散，是纳米色浆必须解决的关键问题。

纳米颜料粒子的表面处理、添加方式等，直接影响到纳米色浆的分散状态。

而根
据纳米颜料表面所带电荷的不同加入不同的表面活性剂，调节涂料体系的pHf直使之与纳米颗
粒表的Zeta电位相匹配，可有效提高纳米颗粒分散稳定性。

2、研磨工艺，使用强的剪切力使
纳米颜料、填料在水性体系中有效的分散，主要包括高速搅拌、球磨分散、砂磨分散等。

尤
其是研磨设备，通常情况下制备纳米色浆都采用气流粉碎（超声波粉碎），可以使团聚的颜
料粒子变小，从而使得色浆获得纳米粒子效应。

水性汽车涂料：汽车涂料是发展最快的涂料品种，用量仅次于建筑涂料，列居第二，也是性
能要求最高的涂料品种，其中尤以轿车涂装要求最高。

因此，轿车涂装材料往往代表了当代
涂料工业的最高水平和发展情况。

汽车涂料主要包括底漆、中涂、面漆，其中面漆又分为本
色漆和金属闪光涂层，一般金属闪光涂层由金属闪光底色漆与透明罩光清漆组成，采用二涂
一烘方式施工。

由于水的表面力大，蒸发速度慢，使得水性涂料在涂装过程中对环境温湿度变化比较敏感，容易产生漆膜缺陷如气泡、缩边、流挂等，所以水性汽车涂料的应用总是滞
后于溶剂型涂料。

水性底色漆主要采用水性丙烯酸氨基和水性聚氨酯两种体系，该类树脂本
身具有一定假塑形，使片状颜料良好取向，产生随角异色的闪光效果。

水性中涂可增加底漆
与面漆的附着力，提高面漆的鲜映性及丰满度，使整车装饰效果更佳。

目前主要采用柔韧性
好的水性聚酯树脂为主要成膜基料，配以氨基树脂或封闭型聚氨酯树脂固化剂。

水性金属闪
光漆的发展趋势是要求高光泽、高鲜映性、高耐候性、耐划伤性及耐酸雨性。

由于水性金属
闪光漆特殊的流变性，更有利于片状颜料良好取向，可获得优异的金属闪光效果。

水性罩光
清漆正在研究完善，工业化应用较少。

水性木器涂料：木器涂料是涂料工业的重要组成部分，是指用于实木板、木纹面板、胶木板、
纤维板等原材料制备的器材上的涂料，主要适用于家具、地板、文体用品、乐器及建筑装修
材料等。

目前，高性能和低VOCs含量相结合的水性聚氨酯涂料，由于聚氨酯分子具有裁剪
性，结合新的合成和交联技术，可以有效控制涂料的组成和结构，从而使其具有良好的低温
成膜性、耐高温回黏性、高强度、耐磨性、环保性等，因此成为发展最快的涂料品种之一。

水性纸涂料：涂布纸涂料常用的是苯丙乳液和羧基丁苯乳液，但是表面强度不够，而涂布水
性聚氨酯体系能够得到柔韧性和强度等性能都很出色的效果，在许多种油墨上面的附着力也
很好，且无毒无味，符合日益严格的环保法规要求，近年发展十分迅猛。

在纸的运用上也有许多水性功能涂料，如：防水、防潮、防油脂、提高纸芯强度、耐磨擦、防滑、抗腐蚀、防静电、防粘连等功能。

水性塑料涂料：水性塑胶漆应用领域广泛，包括塑胶门窗，玩具，家用电器机壳等。

需要喷涂的表面包括PVC PC, ABS等材料。

塑胶漆的性能要求主要包括对表面的附着力，硬度及
耐磨度，表面光泽，及其它为所涂刷表面提供外观及保护作用。

水性玻璃涂料：近年来，随着涂料技术的发展，在玻璃表面直接涂装，以增加产品性能或达
到所预期装饰效果的趋势日益增加。

玻璃涂料被广泛用于装饰玻璃、灯饰玻璃、家具玻璃、
玻璃瓶和玻璃杯行业。

其中，水性玻璃漆更是玻璃涂料中成长最快的领域。

同时，水性玻璃
漆相关的开发原理可直接运用于其他如瓷、电镀件、冷铝材等更广泛的市场应用。

2、按功能分：防腐涂料、防火涂料、防水涂料、荧光涂料、多彩涂料
水性防腐涂料：涂料防腐是采用涂料以各种涂布方法在被保护底材上覆盖有机合成材料或无
机材料的方法。

防腐涂料形成的涂层在一定程度上具备了电化学防腐蚀和覆盖层的功能。

水
性防腐涂料的防腐作用机理主要是依靠涂料中树脂的反应基团，活性颜料或铁锈转化剂与锈
层中活泼有害的成分反应，生成稳定的抑制化合物，从而使整个锈层成为涂料中稳定的具有保护性的填料。

涂料中各种不同活性防锈颜料的适当配比和填料的配合，可使整个带锈层具
有较好的防锈性、耐久性和物理机械性能。

水性防腐涂料在重防腐涂料领域方面的应用呈上升趋势，如基础建设，油气和电力行业，以及工业罐、船舶和化工行业等。

实际应用表明水
性工业防腐蚀涂料可以在极端的条件下对钢材提供有效的保护。

由于水是他们是主要溶剂，
水也可以用来清洗和稀释水性涂料，它们几乎没有溶剂味道，同时，使用水性涂料也可给用户带来较低的成本，如快干可以节省时间，低燃性可以降低保险费用，较少的室通风可以减少能耗，以及不需要溶剂和清洗剂上的花费，使用单层涂层配套，可以省去停工时间和架设
脚手架的费用等。

在工业重防腐涂料体系中，主要应用的水性工业防腐蚀涂料有：1水性无机富锌底漆2、水性环氧富锌底漆3、水性环氧涂料4、水性丙烯酸涂料5、水性聚氨酯涂料
水性防锈涂料：着色浆主要以氧化铁红浆、铁黄浆、炭黑浆、钛白浆为主色浆及其复配颜色。

用于钢结构桥梁、厂房、各种管道、储罐、凉水塔等的底涂。

水性防火涂料：防火涂料是用于可燃性基材表面，能降低被涂材料表面的可燃性、阻滞火灾的迅速蔓延，用以提高被涂材料耐火极限的一种特种涂料。

大量应用于钢结构、酒店、大厦、
机场、车站等建筑物。

水性防水涂料：防水涂料是在常温下呈无固定形状的粘稠状液态高分子合成材料，经涂布后，通过溶剂的挥发或水分的蒸发或反应固化后在基层表面可形成坚韧的防水涂膜的材料的总称。

水性环保型防水涂料，是一种水性、无毒无污染、黏结强度大、弹性优良、耐高低温围宽广的防水涂料。

其中水性聚氨酯防水涂料对砂浆、水泥基石面和石材、金属
制品有很强的粘附力。

水性荧光涂料：适用于室外装饰、指示标牌等
水性多彩涂料：水包水多彩涂料目前广泛适用于外墙，或各种水泥，木质，玻璃，塑胶，金属系统涂装，也可在旧有涂料，石材，或瓷砖面上做翻修处理。

它的特点是一次喷涂就可得
到不同的花纹和色彩，颜料及颗粒大小根据需要调整。

水包水多彩涂料实际上是一种以水性
乳胶涂料的小颗粒作为分散相，以保护胶水溶液为连续相的多相悬浮体。

要得到均匀稳定
的悬浮体，就必须使乳胶涂料在加入保护胶水溶液的过程中，不发生保护胶对乳胶涂料的稀
释、涂料的凝结及颜料向保护胶水溶液中渗透等现象。

目前大多水性色浆不能够达到水包水多彩涂料的环保要求的，因为大多水性色浆用的表面活
含有烷基酚、任基酚等APEO标准禁止的成份、有些水性色浆含有微量的重金属、其低沸点醇类溶剂中VOC 含量超标。

这都与水包水多彩涂料的环保要求不符。

另外还有表面经过水性
表面活性剂和树脂包覆的水溶性易分散颜料粉，如BASF的Xfaxt超细粉，但这种超细粉直
接加入到涂料中很难混匀，需要以较高的速度分散才能分散均匀，这就可能破坏涂料本身的
平衡，产生大量汽泡，会吸收涂料中的水和溶剂，使涂料的粘度升高。

如分散的时间、速度
不同，极易造成色差。

或者在调色之前先加入到水和溶剂当中高速分散均匀后再使用,
有时甚至需要砂磨才能得到较高的着色力。

这就增加了使用的工序和难度。

而且这种超细粉价格
十分昂贵。

所以这种超细粉在我国基本没有市场。

绿色环保可降解水性色浆的制作原理与普
通的水性色浆相同，即有普通水性色浆良好的展色性和相容性、稳定性等优点，而且绿色环
保可降解水性色浆产品用的原料都必须是完全无毒害的绿色环保可降解再生利用的物质。

绿色环保可降解水性色浆是用油基-环氧烷烃-嵌段共聚物、烷基多聚糖、改性烷基多聚糖类型的表面活性
剂；以水和高沸点的醇脂类为溶剂；优质环保的比重轻、易分散、着色强、不串色，且与成膜物相溶良好颜料；纤维素；硅乳消泡剂；等混合制成。

这就完全达到了水包水多彩涂料的技术和环保要求。

二、皮革
水性皮革涂饰：通过刷、揩、淋、喷等方式，将配制好的色浆覆盖在皮革表面上，形成一层漂亮的保护性薄膜（也可将薄膜直接贴在皮革上），皮革生产这一重要工序称为皮革涂饰，
其中的色浆一般称为皮革涂饰剂。

涂饰可增加皮革美观和耐用性能，遮盖皮面缺陷，修正粒面瑕疵，提高皮革档次，是皮革制
造过程中的重要环节。

主要应用于皮包、皮鞋、沙发等着色、改色和翻新。

皮革涂饰剂又可分为底层涂饰剂、中层涂饰剂、面层或顶层涂饰剂。

底层涂饰剂要求
1、底层涂饰剂要求粘着力要强，能适当渗入革，以使涂层薄膜与革面牢固结合，并能牢固粘结着
色材料，以免产生掉浆，不耐干、湿擦等质量缺陷。

2、还要有较强的遮盖能力、对坯革的缺陷能给予遮盖，并使坯革着色均匀一致，色泽鲜艳、明
亮、饱满。

3、底层涂饰剂成膜性也要好，薄膜应有较好的柔软性和延伸性，对革的天然粒纹影响小，并能将革
面与中、上层涂饰层分开，使中、上层涂饰剂及其它助剂如增塑剂不会渗入革。

4、通常底层涂饰剂的浓度较大，含固量在10~20%之间，底涂层厚度占整个涂层厚度的65~70%
中层涂饰剂要求
1、中层涂饰剂所形成的膜要求硬度要大、耐摩擦、手感好、色泽鲜艳。

2、中层着色剂的分散度要大，若为效应层则着色材料常是透明的。

3、一般中层涂饰剂的浓度较低，含固量约为10%或更低，中涂层厚度约为整个涂层厚度的
20~25%
面层涂饰剂要求
1、面层涂饰剂所形成的膜要求硬度大、不发粘、光泽好、耐摩擦、手感滑爽、抗水和一般有机
溶剂、能承受各种机械作用。

2、面层涂饰剂的浓度更低，含固量仅为2~5%厚度也最薄。

涂饰剂对溶剂水的要求
1、最好采用去离子水或硬度不超过8的软水。

2、硬水软化的方法：有加热煮沸法、沉降分离法、离子交换法、磷酸盐及络合剂处理法等。

4、对于微硬水(硬度为8~12)，可采用加入醋酸或甲酸的简便方法来降低硬度。

例如100L
水中加入47%勺醋酸4.4mL或50%勺甲酸3.2mL可降低硬度1度。

优良的皮革颜料浆•应达到以下要求：有较高的颜料含量、良好的流动性，长时间储存不结块、不沉淀、不发霉、不返粗；固含量高。

泡沫低。

遇冰冻可融化后再使用，尽可能低的VOC 不含有害物质。

与皮革树脂混容性佳，粒径小且分布窄、细度控制小于5微米，产品粘度稳定、黏度控制小于100KU。

着色力强、颜料浆的色强度控制在(100均％。

批次间色差(△ E)控制在0.8以。

pHf直控制在4.5-7，不风干、干结性能在2级。

三、墨水
水性墨水：主要由水溶性树脂、有机颜料、溶剂及相关助剂经复合研磨加工而成。

欧美及日本等发达国家的水墨技术成熟, 市场占有率咼。

而在中国，水墨由于起步较晚，虽然在技术
上已逐步与发达国家缩小差距，但水墨应用于包装印刷制品的数量每年都在增长, 并且保持着高速增长的态势，目前主要应用于烟、酒、食品、饮料、药品、儿童玩具等卫生条件要求
严格的包装印刷产品、柔版印刷、凹版印刷和网版印刷领域、打印机、水性笔、中性笔墨水、
美术领域。

中性笔全称“水性颜料中黏度圆珠笔”。

所谓中性笔的“中性” 之意是指它的墨水黏度介
于油性圆珠笔油墨的黏度(1000 —20000mpa.s.)与水性圆珠笔墨水黏度(<10mpa.s .)之间。

，它集油性圆珠笔的润滑性和水性圆珠笔的流畅性于一体，手感轻松舒适，书写润滑，出墨流
畅，字迹不但清晰，而且速干，不沾不透、遇水不化、不褪色。

中性笔不仅是办公书写的理想工具.也适用于文件存档和财会工作，并且携带方便中黏度的墨水以颜料为主要着色剂，与传统的全染料型墨水相比，具有优异的耐光、耐水与耐温性能，其书写润滑流畅，墨迹收敛坚牢，可做永久保存，同时还具有墨水流量均匀，脱帽时间长等特点。

中性笔虽同属圆
珠笔类产品，其书写原理、笔头结构、加工工艺等与传统的油性圆珠笔小异但因采用水性墨
水，对笔头有特殊的要求。

中性墨水在国际上仍属于新型产品，处于发展期，德国、美国、日本、国生产的不同品牌的产品，各不少国家也处在试验探索阶段，技术封闭性很强。

各种品牌的中性墨水性能及质量指标各不相同。

中性墨水的核心容是颜料色浆。

高品质的颜料色浆是生产中性笔墨水的基础。

中性墨水所需
要的颜料色浆必须达到纳米或亚纳米级，普通用于油墨生产的色浆是不能用于中性墨水的，
否则会造成堵头等问题。

不同质量颜料色浆的电镜照片见图1墨水要求的颜料色浆及在色浆
基础上满足一定黏度、表面力、PH直、书写性能等要求且稳定的墨水体系的调配。

四、纺织
水性印花浆：它的主体材料是黏合剂，也就是油墨中的连结料•印花用黏合剂，大都是乳液
聚合的热塑性高分子乳胶体，它们是各种单体的二元或三元共聚物. 在纺织纤维表面有优良
的成膜性能•把细微的颜料附着在织物上•并具有一定的牢度。

所组成的各种材料•都与水相溶•没有油性物质。

主要有以下品种：
弹性胶浆、发泡浆、罩印浆、光泽性特种印花浆、变色涂料印花浆、香味涂料印花浆、尼龙
织物涂料印花浆、金箔印浆、牛仔布涂料印花浆、反光涂料印花浆、防染.拔染涂料印花浆、透明印花浆、纳米颜料也可运用于纺织行业，具有比表面积大、着色力强、颜色鲜艳等优点，特别是数字
喷墨印花技术的发展，为纳米颜料的研究和开发开辟了广阔的应用空间，然而，随着颜料粒
径的减小，颜料表面自由能增加，体系变得不稳定，颜料颗粒容易发生的凝聚、聚集和结晶成长。

从而导致颜料粒径增大、稳定性变差。

此外，由于有机颜料表面极性较低，在水相中很难润湿和分散，因此颜料的细化和分散稳定是水性纳米颜料的制备的技术关键。

结语：随着我国经济持续快速的增长，基础设施的大量建设，人们环保意识的逐渐增强，色
浆必将走向环保、水性化的道路，而水性色浆也必将迎来更广阔的发展空间。