
1水性漆是重要的环境友好型涂料
水性漆重要性的宣传正在全国兴起!其来势,说是“风起云涌”有点夸张,说是风靡全行业,并不过分。那水性漆究竟有哪些优点?
下面科冠涂料有限公司跟大家介绍一下:
1.1降低涂料中VOC
水性漆和几种通用型涂料品种比较,降低VOC(挥发性有机化合物)效果列于表1。
1.2节能、省资源
减少有机溶剂用量就是节能、省资源。以业内使用较多的200#溶剂油和120#溶剂油为例。如用石脑油为原料,直接分馏制取溶剂油,需耗电0.4 kW· h/t、耗煤0.025 t/t、耗水0.02 t/t,能耗量可观。如果考虑制取石脑油的能耗,能耗量更大。如从煤化工出发,那耗能量要翻几番。整个溶剂型涂料所用其他烷烃、醇、酯、酮、醇醚等溶剂,其生产的耗能不会少于溶剂油。另外,许多有机溶剂是化工原料,节省有机溶剂不仅减少污染、节能,同时是节省资源。
1.3提高涂料生产与贮运中安全性
溶剂型涂料中有机溶剂多为易燃易爆化合物,部分或全部用水取代,大大提高涂料生产和贮运中的安全性。涂料含VOC低,在生产和施工中可减少公害。水性漆生产与施工器具可以用水清洗,比较方便,并减少有机溶剂消耗,但洗涤后的废水要作无害化处理。可以看出,水性漆是重要的环境友好型涂料,目前在全国涂料总量中占比在1/3左右。
2水性工业漆在应用中常见的问题
2.1水作为涂料分散介质的特殊性
2.1.1水的表面张力高
水的表面张力73 mN/m,有机溶剂如二甲苯,表面张力为30 mN/m。表面张力高会降低涂料对颜料润湿性,也降低对被涂物体表面的润湿性,给涂装带来一些负面影响。
2.1.2水的蒸发潜热比较高
水和几种主要溶剂的蒸发潜热列于表2,在同样条件下,水比有机溶剂挥发需要更多能量
2.1.3分散体结构不同造成的差异
2.1.3.1成膜物树脂在有机溶剂中分散
溶剂型(solvent borne)涂料是以有机溶剂作分散介质,其中成膜物树脂——分散质(相)一般以分子状态分散,形成接近真溶液的分散体。配制色漆,在少量助剂存在下,施工后易流平形成平整、光滑、致密的高光泽涂膜,基本达到工业涂装要求,这是溶剂型涂料的优势;含有较多VOC是其不足。
2.1.3.2成膜物树脂在水中分散
水性(water born)涂料是以水作分散介质,水的极性大,要使极性不大的成膜物树脂均匀分散在水中有难度。不论是由化学单体乳化聚合成聚合物乳液,还是先合成树脂再乳化成胶乳(乳胶)液,必须有乳化剂协助,但分散的树脂粒径大且不均匀,如制备工艺欠妥,体系稳定性随时间推延而劣化。这种水分散体制成涂料,形成的涂膜中孔隙率高,涂膜致密性差,光泽低,乳化剂如在涂膜中游离存在,会降低涂膜抗性,这些不足使涂膜难以达到工业涂装要求。采用微乳液聚合技术制备聚合物乳液——简称微乳液,这在热力学上是稳定体系,并且其稳定性不随时间变化,分散质(相)粒子尺寸在10~100 nm,涂膜致密性、光泽可望提高。但涂膜中残留乳化剂量增多,也会带来负面影响。
另一种水分散方法是先合成含离子化基团(羧基或氨基等)的成膜物树脂,用中和剂(胺或羧酸等)中和使其盐基化,溶于有机溶剂(助溶剂)中,然后在搅拌下逐步加水稀释,制成水稀释性(water reducible)分散体。这是树脂分子聚集体分散在水中,不是成膜物树脂以分子状态溶解在水中[5]。国内有的文献把这类水稀释性树脂分散体称为“水溶性树脂体系”,显然是不正确的。这类分散体中树脂分子中含有的亲水性基团(羧基或氨基),如游离存在涂膜中,会降低涂膜的化学抗性。
2.1.3.3没有能作涂料基本成膜物的“水溶性树脂”
如前所述,水乳化型和水稀释性成膜物树脂都不是成膜物树脂溶解在水中,可以说现在没有“水溶性树脂”用作水性漆成膜物。20年前,笔者的一位从事水性漆研发多年的同事主编了《水溶性高分子》,正式出版。书中介绍了12类水可溶解的高分子(聚合物),只有一处提到水系聚氨酯(PU)涂料在汽车电泳涂料中应用,作者也只提“水系”,没有提“水溶性”PU树脂涂料。因那是水稀释型涂料体系,不是水溶性体系。书中其他少数章节也提到水溶性高分子在涂料中应用,大多是起助剂作用和辅助作用,全书没有一种水溶性高分子作涂料基本成膜物的例子。
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