绝对值得收藏的技术论文:乳液型水性工业漆在配方设计过程中与建筑乳胶漆的区别

2018-09-10 12:23:07 作者：王辉来源：淄博亚泰树脂有限公司分享至：

涂料给被涂物带来的装饰、保护、以及赋予特殊功能，但也带来了较大的负面影响，那就是有机挥发物对大气的污染，这是人所共知的，经过一段漫长时间的舆论呼吁，环保部门的门槛抬高，政府政策的制约及支持，涂料向环境友好型方向发展有了长足的进步，固体、无溶剂涂料产品占到市场一定的份额，用水代替有机溶剂所生产的化学固化，烘干固化的涂料也日趋成熟，在能够实现流水线进行涂装作业的产品中得到广泛的应用。水性涂料之所以在以上这些领域应用是干燥方法成功的解决了水性涂料代替溶剂型涂料那些负面影响，如：涂膜干燥后的光泽，丰满度等这些表观弊病，同时水性漆的耐水性差的问题也通过化学固化、光固化、烘干固化得到彻底解决。这是在流水线作业强制固化干燥的涂料品种能够顺利取代传统的溶剂型涂料产品，在涂装行业得到认可。然而在大型钢构建筑、基础建筑机械、桥梁、石油化工设备、船舶、铁路货车车厢、输变电设备等保护性能要求高、装饰性能要求相对稍低一些的领域，且无法进行强制性干燥，受气候变化影响较大，给使用涂料水性产品涂饰带来一些制约，如涂料的干燥速度、硬度、耐水性等问题是涂料行业所面临的一个共性课题，尽管丙烯酸改性的水性醇酸在干燥速度，漆膜耐水性、硬度等比单纯的水性醇酸有了很大的进步，水性自干丙烯酸漆也有了较大的进步，但是这些树脂在配方设计过程中需引入大量的亲水基团，阴离子需引入羧基，阳离子需引入氨基，非离子需引入羟基，这些亲水基团是涂料水性化不可越过的门槛。特别是在常温自然干燥的涂料，不能将这些亲水基团消除掉，长期暴露在自然环境中受大气的侵蚀，势必在耐候、耐水等方面造成影响，在这一点上水性产品无法与溶剂型产品相提并论。

丙烯酸（甲基丙烯酸）及其衍生物，经过自由基乳液聚合所形成的丙烯酸乳液，在我国经过二十余年的发展，从各种功能单体的配套，乳液的合成技术都已经非常成熟，在建筑、纸张、皮革、纺织、木器等领域都有了很好的应用，以丙烯酸乳液为主的建筑乳胶漆在国内涂料总量上占据了40%的份额，丙烯酸乳液干燥速度快，光泽高，这是其它乳胶所不能比的。

丙烯酸乳液通过改性生产黑色金属用保护型乳胶漆有以下几个优点：

1、乳液本身无有机挥发性溶剂。

2、即便在成漆过程中添加部分溶剂型成膜助剂其用量也比其它水性漆用量小的多。

3、乳液合成过程中无需考虑亲水基团的问题，它的耐水性耐候性都不是问题。但需指出的是，建筑乳胶漆是涂在水泥基材上的，而金属乳胶漆是涂装在黑色金属上面的，其各项指标以及乳胶漆性能也是截然不同的两个产品品种。它的设计理念也是完全不同的两种思路。

下面我给大家介绍几个不同的方面，供参考。

乳液的不同：

建筑乳胶漆的乳液已基本定型，纯丙乳液与苯丙乳液在耐候性无太大差别，玻璃化温度都在17~25℃之间居多。南北方的选用略有差别，气温高的地区玻璃化温度选择高一点，而气温低的地区选择低一点，其目的是防沾尘与防开裂。并且要求乳液残留单体要低，以达到无味的要求。

金属乳胶漆的乳液选择：

玻璃化温度要相对高一些，一般控制在玻璃化温度38~45℃之间，主要考虑黑色金属制品涂装要考虑漆膜光泽、硬度、附着力、柔韧性、冲击、耐性等要求，如果选用含有叔炭酸酯的乳液其物理变联作用，其硬度柔韧性并存，其耐候性也会更好，含有有机硅的乳液耐候性会更好一些。

成膜助剂的不同：

建筑乳胶漆的成膜助剂的作用，一般是降低成膜物质的玻璃化温和最低成膜温度，以及增加涂料的流动性，促进涂膜的完整性及涂膜的流平性、附着力，确保涂膜耐洗涮性，内墙乳胶漆涉及居住者的安全，要求无毒，无味成膜助剂选择高沸点（250℃以上）低挥发，250℃沸点以上的成膜助剂可以不作有机挥发物计算，而且在建筑乳胶漆中的量也比较少。（乳液量的3%～5%）。

在工业乳胶漆中加入高沸点的成膜助剂是不可取的；它几乎不挥发，影响漆膜的干燥速度，影响成膜后的物理机械强度。所以工业乳胶漆的成膜助剂要求其要有一个合适的挥发速度，适中的溶解能力，以确保漆膜具有很好的流平性，满足漆膜平滑、高光，丰满的要求。

成膜助剂应选择沸点在100℃以上200℃以下的醚醇类溶剂为佳，乙二醇醚类，丙二醇醚类各种沸点均有，而且与水和有机溶剂都无限混溶的。为了保证其在被涂物上的流平性，其在乳胶漆中的加入量也要大一些，以乳液量的6%～10%左右，甚至还要高一些。

润湿分散剂的不同：

乳液是以微小的胶体颗粒借助表面活性剂的作用，在水相中聚合而成故它不能参与颜填料的湿润分散，颜填料的湿润分散靠机械力来完成，乳液在机械力和颜料的摩擦易破乳形成凝胶以水相中析出。因此乳胶漆中的颜料靠表面活性剂降低水的表面张力来分散在水中。表面活性剂的加入使水性颜料浆具有较好的流动性，然后才能混入乳液中成为乳胶漆液。在这个过程中乳胶没有包覆在颜料的表面，只有在成膜的过程中有部分的挤压作用形成连续的膜但不彻底，漆膜致密性差，在高倍放大条件下可以看出膜面有很多微孔，这些微孔能将涂料中的水分和墙壁中的水分排出，同时也可以吸收空气中的水分。这样的特性也是人们常说的会呼吸的涂料。常用的分散助剂基本上以聚丙烯酸的钠盐和铵盐居多。

而工业乳胶漆被涂对象是黑色金属，它的作用封闭底使其免受大气水分，酸雨的侵蚀，避免黑色金属的生锈，延长金属构件的寿命是它的基本功能作用。漆膜要求致密即使是微少的水也易形成腐蚀电池致金属生锈。因此工业乳胶漆在分散助剂的选择与建筑涂料所选择的分散助剂应是不同的。要求是分散助剂能够与所选择乳液具有相溶性，又可以成膜与乳液连接成连续膜的、水性树脂型的作为分散助剂。水性醇酸树脂，水性丙烯酸树脂，水性环氧树脂均可以作为第二成膜物质，这些物质参与颜料的分散润湿，包覆在颜料的表面在成膜时与乳液形成一个完整的致密的膜。同时与丙烯乳液达到性能互补，得到一个各项性能优良的工业乳胶漆。其加入量以成膜物总量的20%～30%为宜，当然可以根据客户的要求调整用量。

增稠剂的选择：

增稠剂一般都是亲水胶体，其在建筑乳胶漆中的作用是增加水相的粘度，阻止已分散的粉颗粒凝聚，涂刷时固体颗粒聚集而影响刷涂性和流平性，建筑涂料还有一项开罐效果的要求；不分水，不沉淀，不浮色，这种要求建筑乳胶漆无形中增稠剂加量增加、并且可能多品种的增稠剂同时加入。

在工业乳胶漆中过多的加入增稠剂，影响漆膜干燥速度，（对水有滞留作用）影响流平性，（增稠剂触变性打大），更主要影响漆膜的耐水性，在分散剂选择一节中所捉到的水性树脂，它既可以是第二成膜物，又是分散助剂，还可作为增稠剂，满足防止涂料的沉淀，絮凝作用，故可以不加，即使需加时尽量少加为佳。

防冻剂的选择：

建筑乳胶漆往往是选用部分二元醇加入乳胶漆中，它的作用可在成膜时起到辅助成膜的作用，又可在涂刷时防止水份过快的蒸发，使漆膜边缘保持较长时间的湿润，消除涂装接头，同时二元醇还可以降低水的冰点，达到防冻的目的。

水性工业乳胶漆不能加入二元醇做保湿剂，防冻剂、助成膜的作用，二元醇的加入会使漆膜长期发软，硬度低，影响耐水性以及性能。由于工业乳胶漆加入醇醚类溶剂作成膜助剂，它与水无限混溶可以降低水的冰点，起到防冻的作用。醇醚类溶剂有各种不同沸点可以平衡水挥发速度，使漆膜的干燥适合金属涂装的要求。

消泡剂的选择：

建筑乳胶漆由于乳液中含有表面活性剂，颜料的分散所使用的分散剂在涂料生产过程中易产生大量的气泡，需加入一定量消泡剂使气泡迅速消失。但消泡剂加入如果品种选择加入量过大都会使漆膜产生“发花”、“鱼服”、“缩孔”等弊病。

水性工业乳胶漆由于加入了水溶性树脂作第二成膜物，它已经不是严格意义上的乳胶漆，而应是半水溶性，半乳液型的混合体。其水溶性具有抑制汽泡的产生，即便是产生气泡也会很快自行消失，所以尽可能不加为好，即便是需要加入也要严格选择，并控制加入量，以防产生不必要的漆膜病态。

PH调节剂的选择：

水性工业乳胶漆中和剂量尽可能选择叔胺作中和剂，其分子量小在干燥成膜过程中挥发更快些，漆膜干燥也快些。

防腐剂的选择：