水性涂料基础知识.

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3.发展水性涂料的意义 实际上,水性涂料并非完全不含有机溶
剂。在实用中,为提高涂料的各种性能所添 加的助溶剂、助剂、固化剂等,都可能含有 部分有机溶剂。此外,各种助剂、填料、颜 料带入涂料的重金属,同样会给水性涂料带 来不环保的因素。因此,水性涂料并不能简 单等同于绿色涂料或环保涂料。但是,水性 涂料和涂料的水性化,极大地降低了有机溶 剂的用量及对环境的污染,这为涂料工业向绿 色、环保方向迈进提供了坚实的基础。
采用加温贮存法)
B.增稠剂的加入:固体类增稠剂应先将其溶解成水溶液,再加
入;液体类增稠剂需先用3~5倍的水开稀,然后在上述工艺
阶段加入。加入时应边搅拌漆料边将其缓慢加入,并搅匀
充分。应注意防止局部增稠剂浓度过高而使水性涂料产生
结团或颗粒。
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C.膨润土类增稠剂:因其在水中会电离,应将其和所用 水性树脂进行相容性试验,以免因其电离的离子和水性 树脂中乳化剂的离子电性相异,而引起破乳现象。
与相应的溶剂性涂料相比,水性涂料的配方 往往十分复杂,选用的原料有时可多达十几至 几十种组分。
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水性涂料通常由:水性树脂,颜填料,助剂,水组 成.某些水性涂料中由于树脂合成时带入或出于 配方设计的需要,可能含有部份有机溶剂.
★其中水性树脂是水性涂料的主要成膜物 质,其在水性涂料中的用量通常占总配方量的 60%~85%,其性能的好坏直接影响水性涂料的 最 终性能(如贮存稳定,施工性能,成膜物的理化性 能等),故水性树脂的选择是至关重要的,且在配 方设计时最被工程师们所关注.
绿色涂料是低公害(或无公害)和低毒 (或无毒)的涂料的总称,常常也称为“环 境友好涂料”或“环保涂料”。这类涂料对 生态环境所造成的危害很小或者没有危害, 也不会影响到人类健康。
为实现这一目标,涂料工业的研究和生 产主要向四个方向发展,即高固体份涂料、 无溶剂涂料、粉末涂料和水性涂料。
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2.水性涂料的定义及类型
★水分散型涂料 是在水中,树脂分散粒径很小(通常在
0.01~0.1um)的水分散体。其配制的清漆通 常为透明或半透明,无色或微白色。
特点为:水分散型涂料的涂层较紧密,外 观状态较好,耐水和耐腐蚀性均较优良。
其成膜物的理化性能明显优于水溶型及 乳液型涂料.在工业用涂料及部份民用涂料领 域正逐步取代溶剂型涂料,是一类很有发展前 途的水性涂料。
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,通常将水 性涂料分为三类:水溶型涂料、乳液型涂料 和水分散型涂料。
*根据成膜物的类别,水性涂料又可分为: 水性无机高分子涂料(如硅溶胶涂料),水 性有机涂料,水性有机无机复复合涂料。
还可按树脂类型,离子类型,涂装方式等分类5.
●水溶型涂料: 由水溶性树脂制备的,通过在树脂中引
20%~30% 。此外,功能性水性涂料也已被
广泛应用于道路标志、家具、金属、保温体
系等多个领域。
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近几年来,我国涂料工业水性化的进程十 分迅猛,取得良好业绩。其中尤以建筑涂料 最为突出。目前我国建筑涂料的水性化比例 约占75%左右,与国际基本同步。工业涂料 中,水性涂料的比例也在逐步上升,目前主要 集中在皮革漆,木器漆,地坪漆,装修漆等领域, 在金属防护,塑胶,机车等领域的应用也在逐步 推广.
《涂料行业科技中长期发展规划》中提出: 未来10年中,我国将大幅削减传统溶剂涂料, 在工业涂料中的比例,使其所占份额由
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目前的50%锐减至5%。用10~15年时间,
对传统涂料产业实行新技术嫁接与改造,最
终将传统溶剂涂料市场份额缩减至1%以下。 这些规划为包括水性涂料在内的环保型涂
料的发展提供了难得的机遇。随着国外客商 对出口制品表面涂层的进一步环保要求(在 家电,玩具等领域的很多出口件上,已被指 定必须用水性涂料),石油化工原料的进一 步涨价而导致的油性涂料成本上升,涂料施 工人员对自身健康的日益重视……越来越多 的油性涂料市场份额将不得不被水性涂料所 取代。与此同时,我们应趁此机遇,大力推广我 司的水性树脂系列产品.
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5.水性涂料的优点及不足 优点:
①节约能源,消除施工中火灾危险性,降低 环境污染.
* 水性涂料通过用水代替传统溶剂型涂料中 的有机溶剂,从而降低涂料的VOC含量,具 有显著的环保特征。与高固体份涂料相比,
水性涂料所含有机溶剂大为减少;与粉末涂
料相比,水性涂料生产设备简单,节省能源;
与紫外光固化涂料相比,水性涂料的制备工 艺简单,不需要高能源的消耗。
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②在湿表面和潮湿环境中可直接涂覆施工.
③可采用电泳涂装,使涂膜均匀,平整,展开性好, 具有很好的防护性.(*电泳涂装是一种涂装方式)
④涂装工具可用水清洗,减少清洗溶剂的消耗.
⑤安全无毒或低毒、不燃不爆.
⑥易消光,但较难获得高光泽及高丰满度的漆 膜.
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不足: ①水的蒸发潜热高,较许多溶剂挥发慢(如二
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前言 随着涂料工业的发展,一个新的问题日益 被人们所关注,即有机涂料对环境的污染问 题。在涂料工业中,所用的溶剂和助剂中常 含有挥发性有机化合物(VOC ),它们挥发 到空气中会造成空气污染。
除此之外,有害空气污染物(HAPs)、 重金属等有毒有害物质也对环境和人体健康 造成危害。
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为了减少涂料对环境的污染,绿色涂料 的概念应运而生。
入较多亲水基团以增加其在水中的溶解性。 特点为:涂膜有较好的外观,但干燥性、
耐水性、耐溶剂性均较差。
●乳液型涂料: 是在水中,树脂分散粒径大于0.1μm的水
分散体。其配制的清漆通常为乳白色不透明 状。特点为:具有良好的力学性能、干燥性、 耐水性及耐腐蚀性。
乳液型涂料是目前研究最深、应用最广 的水性涂料,典型代表为建筑内外墙涂料。 6
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4.水性涂料的发展现状及前景
水性涂料在涂料工业发展中的地位已为
世人所共识。有资料介绍,目前世界涂料总
量中,水性涂料占30%以上,其中以建筑涂
料(55%)和工业涂料(28%)的应用最为
重要。
在建筑涂料方面,欧美日等发达国家的水
性涂料比例高达70%~90%,在德国达到
93%。而在工业涂料中,水性涂料占总量的
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磨通用色浆:纯水 + 分散剂 + 其它助剂(如开稀 后的消泡剂)→ 分散均匀 → 边低速分散边加入色 粉 → 高速分散均匀 → 研磨至规定细度(砂磨, 球磨,三辊均可)→补加配方中剩余材料(纯水, 防冻剂等)
生产色漆: 水性树脂 + 纯水 + 助剂(如开稀后的 消泡剂)→ 分散均匀 → 边中速分散边加入各类通 用色浆 → 高速分散均匀 → 调色至标样 → 边中 速分散边加入剩余物料(纯水,开稀后的增稠剂, 成膜助剂等)→ 中至高速分散均匀→加入开稀后
D.消泡剂的加入:最好先行用2~3倍的水或助溶剂类开 稀分散后再加入。 E.流平剂的加入:建议在制漆的最后阶段加入。因其在 加入之前,其涂料中可能已加入增稠剂,故不推荐高速 分散,以免产生过多气泡。遇到较难分散的流平剂时, 可先用3~5倍水将其分散均匀,然后往里加入部份生产 中间段的漆料,高速分散均匀后,再加入生产中间段的 漆料中,中速分散均匀。 F.颜料的选择:立德粉不能和汞盐防霉剂同用,以免引起 涂膜泛黄;一般不用氧化锌和铅白,以免增稠和凝结; 可参考上节中颜料部份的建议。
·增稠剂:其在水分散型涂料中是常用的一种助剂.因水分散型
性树脂自身的触变性低,加之水的挥发速度慢,涂料在施工中
往往会出现流挂现象,添加合适的增稠剂往往能解决此问题.
在选用时应注意很多类的增稠剂加入后会影响漆膜的最终耐
水性(如膨润土类,纤维素类),聚氨酯类缔合型增稠剂,对耐水
性影响较小.
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·防冻剂:受环境温度的影响(如低于0ºC),水性涂料 或水性树脂的冻结和熔化过程可能会造成表观粘度的升 高或乳液的凝聚而造成报废。常用的防冻措施是向其内 加入甲醇,丙酮,乙二醇及甘油等防冻剂,降低乳液的 冻结温度。(部份成膜助剂及共溶剂也有此作用)此类 溶剂可能在水性树脂出厂时已添加,因此在设计涂料配 方前应咨询相关供货方。且其不是必须加入的物质。 (加入会增加VOC量)
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●水:所使用的水必须是去离子水. 因一般自来水中所含的钙镁等离子太多,这会 影响水性涂料的贮存稳定性及干速.
●助剂: 助剂在水性涂料中是必不可少的组份,其直
接影响到水性涂料的贮存,施工,涂膜理化性能 等.
常用的有:润湿分散剂,流平剂,消泡剂,增稠剂, 缓蚀剂,防霉杀菌剂,催干剂,成膜助剂,共溶剂, 消光剂,PH值调节剂等.
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·PH值调节剂:水性涂料只有在微碱性条件下才能有较 好的贮存稳定性,故通常选用PH值调节剂将其PH值调 至8~9.常用的有胺水及其改性物等
·成膜助剂:通常为高沸点的有机溶剂.大多微溶于水.其 作用是降低水性涂料的最低成膜温度,其在水性涂料自 干时的作用最为明显.常用的有丙二醇醚类
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·共溶剂:通常为高沸点的有机溶剂(在低温下可能会用部份低 沸点溶剂)其有一定的水溶性.其作用是起流平和防桔皮,缓干 或快干,常用的有NMP(N-甲基吡咯烷酮),丙二醇甲醚醋酸酯 等.在选用时应注意:低分子醇类(如异丙醇)易使PUA或 PUD类树脂产生破乳现象,进而影响贮存稳定性。故在选用 共溶剂时,应将其加入涂料中作贮存稳定性测试。(50ºC水 浴7d,无异常即可)
的流平剂→中速分散均匀。
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B.水性清漆: 水性树脂 + 纯水 + 助剂(如开稀后的消泡剂)→ 分
散均匀 → 边中速分散边加入剩余物料(纯水,开稀后的 增稠剂,成膜助剂等)→ 中至高速分散均匀→加入开稀 后的流平剂→中速分散均匀。
水性涂料生产注意事项:
A.批量生产的水性涂料,必须先行作小样贮存稳定性测试(可
⑤涂膜中残留的亲水基团会降低涂膜的耐水 性能和防腐蚀性能.某些理化性能与溶剂型涂料 相对尚存在一定差距(针对不同底材,浩海有对 应的耐水及防腐蚀性优异的树脂,敬请留意)
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6.水性涂料的配方特点及组成成份 由于水性涂料存在的上述不足,在配方设
计 时常采用添加各种助剂加以克服。如助溶剂用 以提高涂料的稳定性和挥发速度,成膜助剂用以 提高涂层的质量,分散剂和增稠剂用以提高涂料 的抗沉降性,防锈剂用以防止涂层对金属基材的 锈蚀,触变剂用以提高涂料的施工性能等等。
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●颜填料:许多可与溶剂型的通用.但应注意:
①水性涂料用的颜填料必须是耐碱的. 因水性涂料自身的PH值是微碱性的. ②对涂膜耐水要求高的场合,不宜用水溶性大的颜 填料. ③有专门用于水性涂料的铝银浆. *④在采用某类颜填料时,应先试验其与水性树脂的 兼容性,以防其影响涂料的贮存稳定性.(因颜料自身所 带电荷属性与水性树脂电荷属性相差太大而导致水性 树脂产生破乳凝胶化现象.) *⑤某些颜填料在涂料生产时的加入百度文库艺与溶剂型涂 料不同.(如消光粉的加入,需先用水润湿后再加入)
水性涂料基础知识
(内部培训用)
编制: 王 勇 2010年1月8日
目录
1.前言 2.水性涂料的定义及类型 3.发展水性涂料的意义 4.水性涂料的发展现状及前景 5.水性涂料的优点及不足 6.水性涂料的配方特点及成份组成 *7.水性涂料的生产工艺 8.水性涂料的施工方法及应用 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:VOC,HAPs说明,*水性涂料常见问题分析
甲苯,丁酯),需延长干燥时间或提高烘烤温度. 漆膜在自干时,环境空气湿度大时(>80%),明显 影响其干燥速度
②对于敏感的材料(如纸张),不易涂装或涂装 后易产生缺陷.
③配漆时采用的某些树脂易水解或对配方中 其它成份较敏耐造成析出胶化,影响涂料的贮 存和使用性能.(浩海的树脂通常不存在此问题)
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④水的表面张力大,使得涂料对基材的润湿 困难,基材表面的污物易使涂膜产生缩孔。因 此水性涂 料在施工过程中对材质表面的清洁度要求较高。
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7.水性涂料生产
理论上水性涂料的生产工艺流程可与油性涂料 相同,但因某些水性树脂本身对温度较敏感(如 很多水性醇酸类树脂在温度超过55ºC时很容易发 生破乳现象,故在需磨料及高速稠度分散下应适 当调整工艺)或树脂合成时本身存在缺陷及不稳 定性(此现象在许多技术不成熟的树脂合成厂家 较为明显,此时如出于成本等因素考虑可与生产 方讨论最佳生产工艺) 以下就AC,PUA,PUD三类水性树脂生产工艺作 出讨论:( 以下助剂的加入工艺,除供应方指明要 用特定的方法外,均可参考此工工艺.)
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