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水性涂料现状及展望

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水性涂料现状及展望

发布日期:2018-06-04 作者: 点击:

水性工业漆环保涂装的经典产品,随着涂装人员对环保、健康涂装产品的不断追求,水性工业漆也受到了越来越多的青睐,那么,水性工业漆涂装范围有哪些呢?水性工业漆涂装范围有哪些?


水性工业漆涂装范围有哪些?

树脂类水性工业漆:金属底材、汽车底盘、汽车板簧、家具支架、出口钢材的保护涂饰。

丙烯酸类水性漆:光泽及装饰效果要求不高的钢结构产品。

氨基及醇酸合成类水性工业漆:主要应用于汽车行业。

环氧树脂类水性工业漆:主要应用于船舶行业。  水性工业漆与普通水性漆的区别?

普通水性漆,往往突出净味、绿色环保、耐擦洗等性能。

而工业水性漆,则因为其用途的局限性,往往需要满足更高的性能要求。例如对耐盐雾、抗冲击、附着力等性能要求,都会高出普通水性漆一大截。1 水性涂料产业化现状

欧、美、日等发达国家对可继续的低VOC 水性涂料的开发和运用十分重视。到20 纪末,水性涂料的产量已占国际涂料总产量的30%左右, 与溶剂型涂料根本适当。欧洲是水性涂料全球最大的商场,商场占有率达40%。这要归功于绿色修建规范的出台, 促使水性涂料的需求量的添加。现在的欧洲水性涂料的普及率已比较高, 在德国, 修建涂猜中的93%都运用水性涂料, 就连开展最慢的挪威也有47%的修建涂料完成了水性化[2]。依据Grand View Research 最新研讨报告,估计到2022 年水性涂料商场将到达1 461.1 亿美元,跟着亚太地区根底建设项目的添加,2015—2022 年亚太地区水性涂料添加率最快将到达7.9%,到时亚太地区将代替欧洲成为全球最大的水性涂料商场。

近几年跟着我国经济开展,在水性涂料范畴取得了巨大的前进,可是与发达国家相比,还有必定的距离。国内修建涂料已根本完成水性化,而木器涂料的水性化率还较低,因为环保认识的增强,木器涂料在家装职业水性化已成为老百姓关怀的问题。轿车制作职业也开始运用了水性涂料,据报道,本田在武汉树立的工厂将选用水性涂料,通用上海生产的别克凯越轿车已完成水性化, 但彻底选用的国外水性涂料产品。皮革涂饰范畴,国内水性涂饰产品开发虽有必定根底但还远不够深化, 特别是高级皮革涂饰资料,皮革涂饰职业国外公司产品的占有率超越了50%。纺织涂层范畴水性涂料开展较快, 水性化率已挨近50%。近年来, 跟着国内轿车制作和电子工业的快速开展,推动了我国水性涂料职业的开展。

2 水性涂料的研讨现状

水性涂料是以水基高分子为成膜物质的。水性涂料自20 世纪60 时代呈现以来,特别是90 时代以后,开展的速度十分快,已构成多种类、多功用、多用途、多规范的巨大系统。依照不同的分类规范有不同的分类。本文按成膜物质的不同,介绍了几种常见水性涂料的研讨现状。

2.1 水性醇酸树脂涂料

醇酸树脂是最早运用于涂料工业的组成树脂之一,它是由多元醇或许多元胺与多元酸和一元酸(植物油)缩聚而成的一种树脂。醇酸树脂配方灵敏,质料来历广泛, 可通过用其他资料改性来前进醇酸树脂的归纳功用。醇酸树脂对各种底材有杰出的湿润性及相容性,附着力优秀,成为涂料职业中量大面广的产品。现在, 水性醇酸树脂的制备办法能够大致分为2 种:(1)自乳化法,是通过在分子链中引进亲水基团或亲水链段的办法使树脂涣散或溶解在水中;(2) 成盐法,通过化学反响将醇酸树脂主链转变为亲水性的离子。水性醇酸树脂承继了溶剂型醇酸树脂的长处, 本身也因水性化而产生了一些缺陷: 传统的催干剂系统在水性系统中丧失了部分活性,需求选用新式的催干系统前进水性醇酸树脂的枯燥速度和交联密度;酯键在水性系统中容易发作水解,导致系统的安稳性下降。新式催干系统和前进酯键的水解安稳性等范畴已成为水性醇酸树脂研讨的重点,近阶段现已取得了一些开展。如Servo 公司、Vianova 公司、OMG 公司等正在开发新式催干剂来前进水性醇酸树脂的枯燥速度,如钴盐和钾盐的络合物;通过在分子链上引进耐水解的组成质料(如用长碳链多元醇代替短碳链多元醇、间苯代替邻苯等)和操控亲水基团的中和度等办法来处理醇酸树脂易水解的问题。

水性醇酸树脂涂料的未来研讨趋势是:运用对环境友好的助溶剂,下降涂料的施工黏度,进一步增强薄涂膜的耐腐蚀性,下降本钱,开发具有特别功用的水性醇酸涂料。

2.2 水性环氧树脂涂料

环氧树脂涂料具有:涂膜对各类底材附着力杰出、缩短性小、硬度高,耐腐蚀性、耐化学药性格、耐磨性好和电气绝缘性好等优异功用, 并且价格低廉。水性环氧涂料根本坚持了传统溶剂型环氧涂料的许多长处,并且具有自己特别的优势(绿色环保、能够在湿润的环境中固化), 已成为环氧涂料的重要开展方向。水性环氧的制备办法首要有直接法、相反转法和自乳化法等。直接法和相反转法都是通过外加乳化使环氧树脂乳化成水涣散体,其长处是本钱低、制作工艺简略, 可是制备的水性环氧树脂乳液粒径较大、形状不规整、安稳性较差,并且成膜功用也欠好,约束了其运用范围。自乳化法是在环氧树脂分子链段中引进亲水的基团和链段,然后在外力效果下通过相反转构成安稳的乳液,该乳液粒子较细,且不含有外加的乳化剂。构成的涂膜的归纳功用较好,能够到达乃至超越溶剂型环氧树脂。

现在,水性环氧涂料运用较为广泛的是室温双组分系统,首要有2 部分组成:甲组分是以涣散方式存在的环氧树脂;乙组分是亲水性固化剂,在成膜过程中通过和环氧树脂反响构成涂膜。影响涂膜功用的因素很多, 最要害的是前进环氧树脂与固化剂的相容性。现在这方面的研讨取得了不错的开展。DowDeutschland 公司开发了一种新式的双组分水性环氧树脂,该乳液的成膜温度低,归纳功用优异,如对各种基材的附着力好,且具有优异的耐化学性、耐水性和耐溶剂性等。

陶永忠等选用低相对分子质量的环氧树脂与非离子外表活性剂(以BMJ 表明)反响组成了BMJ 环氧加成物,然后经封端和成盐制备出了新式水性环氧固化剂, 再合作相应的环氧树脂得到了硬度高和耐水性、柔韧性优异的涂膜,但其耐酸碱性需求进一步的改进。刘汉杰等则将外表活性剂接枝到聚氨酯改性环氧树脂主体上,制备了水性聚氨酯改性环氧树脂固化剂, 用该固化剂配制的地板涂料归纳功用优秀,且本钱较低。

环氧树脂涂料具有优异的防腐功用和附着力,作为底漆简直能够运用于一切的资料外表。像混凝土、水泥地上封闭底漆、工业地坪涂料、防腐范畴及木器范畴。往后水性环氧树脂研讨的热门将会集在:新式固化剂、交联度的前进、硬度和柔韧性的改进、前进固化功率、前进物理机械功用、拓宽运用范畴等方面。

2.3 水性聚氨酯涂料

水性聚氨酯涂料指在涂膜中含有必定数量的氨基甲酸酯键(—NH—COO—)的水性涂料。水性聚氨酯涂料不只具有水性涂料的低VOC、不燃、绿色环保等长处,并且坚持了溶剂型聚氨酯涂料耐腐蚀性、柔韧性、附着力和耐化学性格等优异的功用,近年来在水性涂料范畴开展较快。

制备水性聚氨酯最老练的办法是由D.Deterich创造的内乳化法。制备工艺是:在聚氨酯分子骨架上引进亲水基团(阴离子或阳离子)或亲水链段(非离子),先制成亲水的离聚体,再通过机械外力效果涣散水中构成水涣散体。水性聚氨酯涂料依照包装方式有单组分和双组分之分。因为水性聚氨酯的分子骨架上引进了亲水链段,因此乳液本身存在一些缺乏:自增稠性差、固含量低,涂膜的耐水性和耐溶剂性不良和外表光泽低一级。近年来,人们使用聚氨酯聚合物优异的取舍性,结合新式改性技能,开发出了一系列新式水性聚氨酯,其功用现已根本赶上乃至超越了溶剂型聚氨酯。王武生等[20]选用氨基丙基三乙氧基硅烷与端异氰酸酯聚氨酯预聚体反响组成了带有硅氧烷聚氨酯的预聚体,预聚体在涣散过程中分子链上的硅氧烷发作水解缩合得到了微交联型的聚氨酯涣散体。研讨发现,这种微交联聚氨酯水涣散体改进了涂膜的耐水性, 力学功用也随分子链中有机硅含量的添加而前进。许戈文[21]等通过环氧改性水性聚氨酯,组成了具有高支化度的聚氨酯涣散体,涂膜的附着力、枯燥速率、硬度和耐水性都有较大的提升。

水性聚氨酯涂料因其归纳功用优异,已广泛运用于皮革涂饰、塑料、工业涂装、防腐涂料和木器家具涂料等范畴。可是水性聚氨酯清漆对木器底材的湿润性存在问题,需求下降清漆外表张力以便与底材外表张力相匹配,开发高功用的木器涂料是近年来研讨的热门。

2.4 水性丙烯酸酯涂料

丙烯酸树脂的C—C 主链具有特别的光、热、化学安稳性。水性丙烯酸涂料保留了水性丙烯酸酯的优异功用,在耐候性、耐污性、耐酸性、耐碱性、机械功用、耐油和耐溶剂方面均有独特的优势[24]。水性丙烯酸酯一般选用乳液聚合的办法进行制备。一般丙烯酸乳液聚合技能现已比较老练,种类名目繁多,在修建涂装上运用也十分成功,这儿不再提及。水性丙烯酸酯涂料的往后开展趋势是开发高功用和高功用化的涂料,其途径首要是:(1)杂化改性,即依托分子规划,向大分子链引进含硅单体或含氟单体等,结合有机硅树脂或许氟碳树脂功用构成高功用化、高功用乳液;(2)通过粒子规划,结构操控取得特别描摹的乳液,如核-壳结构乳液、互穿网络聚合物乳液等。别的,新式乳液聚合技能像无皂乳液聚合、微乳液聚合技能、细乳液聚合技能等新技能的呈现,也促进了水性丙烯酸酯涂料的前进。

水性丙烯酸酯涂料以其本身优势,加上近年来人们环保认识的增强, 正逐渐代替溶剂型丙烯酸酯涂料,在塑料、金属、木材、修建以及装修等范畴得到越来越广泛的运用。

2.5 水性氟碳涂料

水性氟碳涂料以水性氟碳树脂为首要成膜物质,首要特点是树脂含有大量的F—C 键。F—C 键在一切化学键中键能最大,为485 kJ/mol。因为C—F 键能比C—H 键能大,氟原子的电子云对C—C 键的屏蔽效果较氢原子强, 一起因为氟原子的共价半径十分小,2个氟原子恰好把2 个碳原子之间的空地填满, 使得反响试剂难以插入, 有效地保护了C—C 键, 使得C—F键很难被热、光以及化学效果等损坏。因此,氟树脂具有许多优异的功用:分子间凝聚力低,外表自由能低,难以被液体或固体滋润或粘着;外表摩擦系数小,具有杰出的耐候性、耐腐蚀性、防水耐油性。水性氟碳树脂已成为当今涂料工业一个重要的开展方向。

通过多年的开展, 水性氟碳涂料已构成许多商业化产品。首要分为2 类:(1)烘烤型氟碳涂料,聚四氟乙烯/全氟乙烯基醚共聚物(PFA)水涣散体涂料、氟乙烯(PTFE) 水涣散体涂料以及乙烯/四氟乙烯共聚物(ETFE)水涣散体等;(2)常温成膜涂料,氟烯烃/ 乙烯基醚(FEVE)水涣散体涂料、偏氟乙烯(VDF)共聚物水涣散体涂料等。水性氟碳涂料功用优异,也根本与溶剂型氟涂料适当。已广泛运用在修建工程、文物保护、航空器、海洋、轻工业(纸品、织物、皮革)等范畴。水性氟碳涂料具有超耐候性、耐污性等优异的功用,在水性涂猜中具有杰出的商场潜力。近年来,政府对外墙涂料提出的高规范, 也给氟碳涂料带来了新一轮的商机。水性氟碳涂猜中氟乳液的组成、配套助剂的研制、涂装配套系统的优化、施工工艺的改进都将是研制热门。

2.6 水性有机硅涂料

水性有机硅涂料是以含硅聚合物作为成膜物质的。含硅聚合物首要是指有机硅树脂或许有机硅改性的树脂。从结构上看,含硅聚合物归于半有机半无机结构的资料, 它兼有有机资料和无机资料的特性。水性有机硅涂料具有有机硅资料的优异功用,一起有机硅的引进能够改进因树脂水性化导致的涂膜耐水性下降的情况和处理了高外表张力引起水性涂料涂膜外表弊端的问题。因此水性有机硅涂料已成为最具开展前景的涂料种类之一。

水性有机硅涂料具有杰出的耐热性、耐腐蚀性、耐候性、耐水性等功用,且对各种基材的适应性好,已被广泛用于船舶、航空、机械、桥梁、修建、电器、纺织收拾和皮革涂饰等范畴。用于修建物的水泥基材外表的水性有机硅涂料可改进修建物的耐水性、耐污以及耐候性,添加修建物的运用寿命;用于皮革、织物和纸张的处理可赋予它们优异的柔滑性和耐水性。

2.7 水性无机涂料

水性无机涂料是以硅酸盐、硅溶胶等为成膜物质、以水为溶剂或涣散剂, 能够配成低VOC 乃至零VOC,具有优异功用,无毒、无味、无刺激性,是近年来开展较快,比较有开展潜力的一类环保型涂料。水性无机涂料在修建修建范畴已取得成功运用,成膜物质的硅酸盐、硅溶胶对水泥基材能够自动进入,使含颜、填料的涂膜在固化的效果下发作硅化效果而与底材牢固地组成一体。在高温下(乃至超越1 000 ℃)仍然抗热,不会龟裂。涂膜有阻燃、防火、防霉效果,并且耐酸碱。别的, 使用纳米技能进行改功用够制成SMART 规范认证涂料和空气净化涂料。

国内无机涂料的制备办法都是用无机成膜物质(硅酸盐或硅溶胶)和有机树脂乳液物理共混制成。国外首要是选用溶胶-凝胶法制备。溶胶凝胶技能是选用一种能够构成溶胶-凝胶的前躯体,如烷氧基硅烷,水解成羟基,然后与含羟基的树脂或硅溶胶缩合交联成膜。溶胶-凝胶法技能的运用使水性无机涂料取得了新的打破,已有正式的产品在商场上推行。现在,水性无机涂料,尤其是凝胶-溶胶法技能制备无机涂料正处于开展初期,虽然在扩展质料来历、下降本钱、装修性方面面临着许多问题和作业,但仍显示出强大的开展潜力。

3 水性涂料存在的问题

从技能上, 水性化产品要到达溶剂型产品的功用还存在必定的难度。虽然国际上水性涂料产品的功用已大幅前进,有些已挨近和超越溶剂型产品,但国内技能开展还有很长的路要走。

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关键词:防腐涂料,水性涂料,工业防腐涂料

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