淺析水性涂料特性及其應用

文/鳳巢

涂料這一大家族包含的類別眾多：油漆、乳膠漆、水性漆等等。其中，水性涂料是一種以水作為分散介質或是溶劑的涂料，主要分為這樣三類: 水稀釋性涂料、水溶性涂料、水分散性涂料。水性涂料在各行各業中的應用相當的廣泛，室內外裝修、汽車工業、船舶業等等都可以看到水性涂料的身影。

水性涂料最主要的成分是水。由于溶劑是“水”的原因，水性涂料的特性與溶劑涂料存在較大的差別。

一、水性涂料的特性

1、水性涂料具有較強的表面張力

水性涂料中最主要的成分是水，這一特點使得水性涂料在表面張力上遠遠強于溶劑涂料。有相關數據顯示，在相同條件下，水的表面張力能夠達到大概在70mN/m，而有機溶劑的表面張力僅為水性涂料的30%。較強的表面張力是水性涂料最為顯著的特性之一。

2、水性涂料具有較高的汽化溫度

相關測試表明水性涂料中水所占的比例達到了70%，水在汽化溫度上較高使得水性涂料在噴涂使用的時候不易揮發。與此同時，水性涂料在進行霧化處理時不會像溶劑涂料那樣易揮發。總而言之，較高的氣化溫度使水性涂料受到了市場的青睞。

3、 水性涂料具有一定的觸變性

除了較強的表面張力、較高的汽化溫度意外，水性涂料還具有一定的觸變性。水性材料觸變性指的是由于外力作用，水性涂料自身黏度發生變化，例如對水性材料進行攪拌時，水性涂料的黏度降低。

二、水性涂料優缺點

1、水性涂料的優點

根據2014 年相關數據的統計，世界工業涂料的產量已經達到了1500 萬t。在工業涂料當中，溶劑型涂料所占比例為75%。若利用水性涂料對溶劑型漆實現代替成功，以50%的代替率計算，每年VOC 的排放量將減少240 萬t，有效的減少了資源浪費，可以節約人民幣150 億元。除了在環保以及經濟上的巨大優勢，水性涂料由于主要成分是水，在在根本上解決了運輸、施工以及生產過程中發生火災或是爆炸的危險。

2、水性涂料的缺點

水性涂料具有一定的缺點。水性涂料在一定程度上會對涂裝設備產生腐蝕作用，使用水性涂料的涂裝設備需要經過額外的處理，即采用不銹鋼材料或是防腐蝕襯里，在一定程度上增加了設備造價。與此同時，水性涂料由于腐蝕性的原因，其輸送管道需要進行特殊處理，以防金屬被腐蝕，即使用不銹鋼管。

三、水性涂料的應用

1、水性涂料在室內裝修中的應用

由于水性材料與溶劑材料相比更加的環保，水性材料在室內裝修中的應用較為常見。下面就乳膠型硅藻土水性涂料在室內裝修中的應用進行詳細說明。

（1）對室內濕度進行調節

乳膠型硅藻土水性涂料是一種新型的水性涂料，它利用硅藻土自身的超微細孔道對室內濕度進行調節，并具有良好的效果。乳膠型硅藻土水性涂料具有超微細孔，比當前被當做除潮劑使用的木炭細孔多出5000 ～ 6000 倍。多雨季節室內濕度會有所上升，人體會感到不適。乳膠型硅藻土水性涂料當中的硅藻土利用超微細孔對空氣中的水分進行自動吸收，并進行儲存，降低室內濕度。天氣干燥時，室內水分含量極少，空氣干燥，人體出現皮膚干燥現象。這時，乳膠型硅藻土水性涂料將儲存在硅藻土超微細孔當中的水分進行釋放，增大室內空氣中的含水量，提高室內濕度，讓室內保持一個較為合適的濕度范圍內。乳膠型硅藻土水性涂料當中成千上億個超微細孔形成的空間對水分的儲存量驚人，并不會因為水分的吸收出現膨脹或是剝離的不良現象。

（2）吸收室內空氣中甲醛或其他有害物質

乳膠型硅藻土水性涂料能夠對室內空氣中的甲醛或是其他有害物質進行吸收。我們知道，在新房裝修或是搬入新家具的過程中，由于技術限制，大部分的裝修建材以及新家具中使用的油漆和膠水當中含有大量的甲醛、VOC 等。這些物質易揮發，并對人體有一定的毒害作用。當室內甲醛或是VOC 等物質積累當一定的量是，會對人體造成較大的傷害。乳膠型硅藻土水性涂料當中的超微細孔能夠吸附空氣當中大部分的甲醛以及VOC。

2、水性涂料在鐵道車輛中的應用

隨著我國社會經濟的迅猛發展，鐵路客運量不斷增加。高性能的防護性涂料對鐵路客車起到了一定的保護作用。相關資料顯示，當前我國僅造新車這一項每年消耗涂料用量高達6000t。與此同時，鐵路貨車對涂料的需求量以及要求也不斷攀升。改革開放以來，我國鐵道車輛在涂料使用選擇以及涂裝工序上經歷多次變革變化，對涂料的選擇要求變得更加嚴格，對工藝水平的要求也逐步提升。水性涂料的出現為鐵道車輛涂料的選擇增加了多樣性。以曹立安等人研制的水溶性厚漿醇酸樹脂漆為例，該水性涂料得到了廣泛認可。當前已先后通過鐵道部的車輛研究等部門認可。國家涂料質量監督檢測測試中心對該水性涂料進行了測試，認為其顯示出了良好的物理性能、具有優異的耐腐蝕性，同時與溶劑涂料相比更加環保。以高特內部的涂層為例，里面使用的涂料均為水性涂料，其中以樹脂類的水性涂料為主。

3、水性涂料在汽車工業中的應用

在眾多工業涂料當中，汽車涂料的用量位居榜首。在汽車工業較為發達的國家，汽車涂料的用量甚至占到了涂料總產量的20%。當前隨著汽車工業的迅猛發展，汽車工業對涂料提出了新要求: 要具有良好的環保特點; 涂膜要具有一定的耐磨、耐腐蝕性; 性價比高; 具有較高的科技含量。以汽車車身為例，其對汽車涂料的耐磨性能、防水性能有較高的要求，而車體內部的涂料則要求具有環保特性，不能含有對人體有害的物質。

水性涂料與溶劑涂料相比，具有良好的環保特點，以及防火災的安全性，在汽車工業中得到了廣泛應用。有數據顯示，水性涂料在汽車工業中的使用量占到了汽車工業涂料總使用量的60%。

4、水性涂料在船舶工業中的應用

當前，船舶涂料的總體發展方向是: 省力、高效、低毒、安全、無公害、省工程以及通用。目前水線以上的船殼涂料以醇酸類水性涂料為主，除此以外，還有有機硅改性醇酸、氯化橡膠類、丙烯酸改性醇酸以及聚氨酯改性醇酸等等。以水性涂料當中的苯乙烯改性醇酸樹脂涂料為例，其具有以下特點: 強大的粘接力、良好的耐水性以及極快的干燥速度，這些特性使得水性涂料成為了船舶工業中的首選涂料。與此同時，水性涂料防蝕防潮的性能也受到了軍事工業的青睞。

5、水性涂料在塑料化工中的應用

目前，雖然塑料用涂料仍以溶劑型涂料為主，但水性涂料的市場會隨著環保法規的日益嚴格和本身技術的逐漸完善而不斷上升，高性能與低VOC 含量相結合的塑料用水性涂料具有廣泛的應用前景。開發水性塑料涂料勢必將會更符合時代要求，最終取代溶劑型涂料。塑料用水性涂料面臨的難題是在成本可接受的前提下可以方便施工，使涂膜性能易于設計與優化。提高產品的性能，以滿足不同的要求，并進一步降低VOC 排放量。因此，水性塑料涂料勢必向高性能化、高功能化、低成本化方向發展。探索新的合成技術和制備改性復合水性涂料提高涂膜的綜合性能; 依靠分子設計和聚合物分子裁剪技術，在水性樹脂中引入特殊功能的組分，以賦予涂膜多功能性，如含氟、含硅水性涂料和防火、抗菌和導電涂料等，進一步開拓水性涂料在塑料件上的應用。

四、展望

只有大力開發具有自主知識產權的高性能涂料才能趕超世界先進水平，使我國不僅是涂料生產的大國，而且是涂料研發的強國。水性涂料大大地降低了VOC 的含量，順應了環保的要求，因此水性涂料具有良好的發展前景。隨著對水性涂料的研究逐漸深入，必將推動環保涂料的應用，進而促進整個環保事業的發展。