水性工業(yè)涂料

水性涂料:通常由水性樹脂、顏填料、助劑、水（）組成。某些水性涂料中由于樹脂合成時(shí)帶入或出于配方設(shè)計(jì)的需要,可能含有部份有機(jī)。 

 

1、  水性涂料的分類    

 

1) 按涂料使用水性樹脂類型分類

醇酸樹脂涂料，環(huán)氧樹脂涂料，丙烯酸樹脂涂料，聚氨酯樹脂涂料，有機(jī)硅改性樹脂涂料，氟碳樹脂涂料，無機(jī)富鋅涂料……；

 2) 按涂料涂層作用分類

底漆，中涂，面漆（底色漆），清漆（罩光漆），膩?zhàn)樱?/span>

3) 按涂料組份分類

單組份涂料（高溫烘干），雙組份涂料（自干或低溫烘干）；

4) 按涂料施工方法分類

電泳涂料，浸涂涂料，水性粉末涂料，噴涂涂料（空氣噴涂，高壓無氣噴涂，靜電噴涂）；

5) 按涂料使用行業(yè)分類

建筑涂料，汽車涂料，客車及改裝車（車）涂料，機(jī)車車輛涂料，工程機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械涂料，重型機(jī)械涂料，集裝箱涂料，家電家具涂料，鋼結(jié)構(gòu)涂料，重防腐涂料，汽車修理涂料；

 6) 按不同樹脂在水中的穩(wěn)定狀態(tài)分類

水溶型涂料：由水溶性樹脂制備的，通過在樹脂中引入較多親水基團(tuán)以增加其在水中的溶解性。

特點(diǎn)為：涂膜有較好的外觀，但干燥性、耐水性、耐性均較差。

水分散型涂料：是在水中,樹脂分散粒徑很小(通常在0.01~0.1um)的水分散體。其配制的清漆通常為透明或半透明,無色或微白色。

特點(diǎn)為:水分散型涂料的涂層較緊密，外觀狀態(tài)較好，耐水和耐腐蝕性均較     優(yōu)良。其成膜物的理化性能明顯優(yōu)于水溶型及乳液型涂料.在工業(yè)用涂料及部份民用涂料領(lǐng)域正逐步取代型涂料,是一類很有發(fā)展前途的水性涂料。

乳液型涂料：是在水中,樹脂分散粒徑大于0.1μm的水分散體。其配制的清漆通常為乳白色不透明狀。

特點(diǎn)為：具有良好的力學(xué)性能、干燥性、耐水性及耐腐蝕性。

乳液型涂料是目前研究最深、應(yīng)用最廣的水性涂料，典型代表為建筑內(nèi)外    墻涂料。

 

2、水性涂料的特點(diǎn)   

 

優(yōu)點(diǎn)：

1）環(huán)保：以水作（或稀料）及用水進(jìn)行清洗噴涂設(shè)備器具，有機(jī)大幅度降低，減少了VOC對(duì)大氣污染；容易達(dá)到的要求，

2）勞保：改善了涂裝作業(yè)環(huán)境條件，有利于操作工人及車間內(nèi)其他人員的健康；

3）消防：水性涂料了儲(chǔ)存、運(yùn)輸、涂裝施工時(shí)的火災(zāi)危險(xiǎn)性；對(duì)于消防設(shè)計(jì)及聯(lián)合廠生產(chǎn)線布置非常有利，

4）特種用途：電泳涂料可以對(duì)復(fù)雜工業(yè)進(jìn)行涂裝，內(nèi)腔、焊縫、棱角、棱邊部位都能涂上一定厚度的涂膜，提高工件的耐腐蝕。

缺點(diǎn)：

1）水性涂料表面張力大，對(duì)施工過程中及材質(zhì)表面清潔度要求高，污物易使涂膜產(chǎn)生縮孔;

2）水性涂料腐蝕性強(qiáng)，對(duì)涂裝設(shè)備腐蝕性大，需采用防腐蝕襯里或不銹鋼材料；對(duì)涂料輸送管道的腐蝕性強(qiáng)，需采用不銹鋼管；因此，設(shè)備造價(jià)較高。

3）水性涂料電導(dǎo)率高，使用靜電噴涂時(shí)，需要絕緣等特殊措施。

4）水性涂料的蒸發(fā)潛熱大，作為稀料的水揮發(fā)性不好，容易引起流掛、、起泡等涂層缺陷；流平、干燥（固化）時(shí)，能量耗量大；對(duì)于碳排放量增加；對(duì)涂裝環(huán)境的溫度、濕度要求高；

5）粘度特性差異：水的粘度受剪切力影響變化很大，在受到高剪切作用時(shí)，水性涂料的粘度會(huì)下降很多，會(huì)對(duì)輸調(diào)漆系統(tǒng)帶來很大影響。

6）溫度敏感：低溫（低于攝氏5度以下）儲(chǔ)存性不良。

總結(jié)而言，水性涂料存在三高、三低、三易、三難的特點(diǎn)：

三高：表面張力高；腐蝕性高；導(dǎo)電性高；

三低：VOC低；揮發(fā)性低；固含量低（水性涂料的施工固含量非常低，一般只有20％—30％，含70％左右的水分。也有固含量高的，約50%）

三易：易流掛，易縮孔，易起泡，

 三難：成本升高難接受；涂料切換難改變（設(shè)備改造、工藝修改等）；廢水處理難解決；

 

3、水性涂料的組成及配方   

1）、涂料四大組分及主要作用

 

2）、水性涂料的組分

水性涂料:通常由水性樹脂、顏填料、助劑、水（）組成。某些水性涂料中由于樹脂合成時(shí)帶入或出于配方設(shè)計(jì)的需要,可能含有部份有機(jī)。        ①水性樹脂（主要成膜物質(zhì)，基料）

水性樹脂是水性涂料的主要成膜物質(zhì),其在水性涂料中的用量通常占總配方量的60%～85%,其性能的好壞直接影響水性涂料的最終性能(如貯存穩(wěn)定,施工性能,成膜物的理化性能等)

 ②顏填料（顏料，填料）

顏料：通常是極小的結(jié)晶，分散于成膜介質(zhì)中，不溶于成膜介質(zhì)，而且顏料的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)基本上不因成膜介質(zhì)而變。提供色彩裝飾性，改善涂料的性能，降低成本。

白色顏料有鈦白粉、鋅白（氧化鋅）、立德粉（鋅鋇白，ZnS.BaSO4）、鉛白等；

黑色顏料有炭黑、鐵黑（Fe3O4）；

紅色顏料有氧化鐵紅（Fe2O3），胺紅，氧化鐵黃，鐵藍(lán)，群青，酞菁綠……

填料:又稱惰性顏料、體積顏料、增量劑，是指那些不具有著色力與遮蓋力的白色和無色顏料。

填料能夠增加漆膜的厚度和體質(zhì);降低成本; 能改善涂料的流動(dòng)性及涂膜的物理力學(xué)性能。

來源廣，便宜，化學(xué)穩(wěn)定性好，折光指數(shù)和成膜物接近，在涂料中是透明的，不阻止光線的透過，故稱為體質(zhì)顏料。常見的填料有鹽（BaSO₄， O₄  ）、碳酸鹽（CaCO3 ）、硅酸鹽（滑石粉，高嶺土，硅灰石，云母粉）、石英砂（SiO₂）、氣相SiO2、天然硅藻土（無定形的SiO2）……

③水（，揮發(fā)性組份）所使用的水必須是去離子水。因一般自來水中所含的鈣鎂等離子太多,這會(huì)影響水性涂料的貯存穩(wěn)定性及干燥速度。

④助劑：助劑在水性涂料中是必不可少的組份,其直接影響到水性涂料的貯存,施工, 涂膜理化性能等。

a、改善涂料生產(chǎn)工藝的有濕潤劑、分散劑、乳化劑、消泡劑等。

b、改善涂料貯存性能和運(yùn)輸?shù)挠蟹莱羷?、防結(jié)皮劑、防腐劑、凍融穩(wěn)定劑等。

c、改善涂料施工性能和防止漆膜病態(tài)的有防流掛劑、流平劑、浮色發(fā)花防止劑、消泡劑、增稠劑、緩蝕劑、催干劑、成膜助劑等。

d、改善涂膜性能并給以特種性能的有紫外線吸收劑、光穩(wěn)定劑、阻燃劑、劑、防霉劑  消光劑等。

3）、水性涂料的配方舉例

 

 

 

 

 

4、水性涂料的成膜原理     

 

1）型涂料的成膜原理

 

 

 

型涂料成膜機(jī)理

  與型涂料的成膜原理有很大不同，水性涂料的成膜原理更為復(fù)雜，溫濕度等條件要求更高。

2）水性涂料的成膜機(jī)理

a、雙組份水性環(huán)氧樹脂涂料（底漆）

 

雙組份水性環(huán)氧樹脂涂料（底漆）

 

b、雙組份水性聚氨酯涂料（面漆）

 

雙組份水性聚氨酯涂料（面漆）

 

5、水性工業(yè)涂料的涂層配套體系    

 

 

水性涂料的涂層配套體系

 

6、水性工業(yè)涂料與其他工業(yè)涂料對(duì)比   

 

 

 

7、各行業(yè)對(duì)水性工業(yè)涂料的選擇步驟                               

 

1）初步試驗(yàn)：利用廢材料，在生產(chǎn)線上進(jìn)行噴涂，解決各種低VOC涂料產(chǎn)品的不確定性問題，以便減少零部件涂裝及試驗(yàn)費(fèi)用。

2）試片涂覆制作及檢測：測試涂層體系的性能，耐候性、中性鹽霧、耐濕熱委托第三方，其它甲乙雙方組云課堂：各行各業(yè)油改水時(shí)應(yīng)對(duì)水性工業(yè)涂料及涂層體系的了解與選擇

原創(chuàng) 2017-12-22 小二郎 云化工

 

 

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       水性涂料:通常由水性樹脂、顏填料、助劑、水（）組成。某些水性涂料中由于樹脂合成時(shí)帶入或出于配方設(shè)計(jì)的需要,可能含有部份有機(jī)。 

 

1、  水性涂料的分類    

 

1) 按涂料使用水性樹脂類型分類

醇酸樹脂涂料，環(huán)氧樹脂涂料，丙烯酸樹脂涂料，聚氨酯樹脂涂料，有機(jī)硅改性樹脂涂料，氟碳樹脂涂料，無機(jī)富鋅涂料……；

 2) 按涂料涂層作用分類

底漆，中涂，面漆（底色漆），清漆（罩光漆），膩?zhàn)樱?/span>

3) 按涂料組份分類

單組份涂料（高溫烘干），雙組份涂料（自干或低溫烘干）；

4) 按涂料施工方法分類

電泳涂料，浸涂涂料，水性粉末涂料，噴涂涂料（空氣噴涂，高壓無氣噴涂，靜電噴涂）；

5) 按涂料使用行業(yè)分類

建筑涂料，汽車涂料，客車及改裝車（車）涂料，機(jī)車車輛涂料，工程機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械涂料，重型機(jī)械涂料，集裝箱涂料，家電家具涂料，鋼結(jié)構(gòu)涂料，重防腐涂料，汽車修理涂料；

 6) 按不同樹脂在水中的穩(wěn)定狀態(tài)分類

水溶型涂料：由水溶性樹脂制備的，通過在樹脂中引入較多親水基團(tuán)以增加其在水中的溶解性。

特點(diǎn)為：涂膜有較好的外觀，但干燥性、耐水性、耐性均較差。

水分散型涂料：是在水中,樹脂分散粒徑很小(通常在0.01~0.1um)的水分散體。其配制的清漆通常為透明或半透明,無色或微白色。

特點(diǎn)為:水分散型涂料的涂層較緊密，外觀狀態(tài)較好，耐水和耐腐蝕性均較     優(yōu)良。其成膜物的理化性能明顯優(yōu)于水溶型及乳液型涂料.在工業(yè)用涂料及部份民用涂料領(lǐng)域正逐步取代型涂料,是一類很有發(fā)展前途的水性涂料。

乳液型涂料：是在水中,樹脂分散粒徑大于0.1μm的水分散體。其配制的清漆通常為乳白色不透明狀。

特點(diǎn)為：具有良好的力學(xué)性能、干燥性、耐水性及耐腐蝕性。

乳液型涂料是目前研究最深、應(yīng)用最廣的水性涂料，典型代表為建筑內(nèi)外    墻涂料。

 

2、水性涂料的特點(diǎn)   

 

優(yōu)點(diǎn)：

1）環(huán)保：以水作（或稀料）及用水進(jìn)行清洗噴涂設(shè)備器具，有機(jī)大幅度降低，減少了VOC對(duì)大氣污染；容易達(dá)到的要求，

2）勞保：改善了涂裝作業(yè)環(huán)境條件，有利于操作工人及車間內(nèi)其他人員的健康；

3）消防：水性涂料了儲(chǔ)存、運(yùn)輸、涂裝施工時(shí)的火災(zāi)危險(xiǎn)性；對(duì)于消防設(shè)計(jì)及聯(lián)合廠生產(chǎn)線布置非常有利，

4）特種用途：電泳涂料可以對(duì)復(fù)雜工業(yè)進(jìn)行涂裝，內(nèi)腔、焊縫、棱角、棱邊部位都能涂上一定厚度的涂膜，提高工件的耐腐蝕。

缺點(diǎn)：

1）水性涂料表面張力大，對(duì)施工過程中及材質(zhì)表面清潔度要求高，污物易使涂膜產(chǎn)生縮孔;

2）水性涂料腐蝕性強(qiáng)，對(duì)涂裝設(shè)備腐蝕性大，需采用防腐蝕襯里或不銹鋼材料；對(duì)涂料輸送管道的腐蝕性強(qiáng)，需采用不銹鋼管；因此，設(shè)備造價(jià)較高。

3）水性涂料電導(dǎo)率高，使用靜電噴涂時(shí)，需要絕緣等特殊措施。

4）水性涂料的蒸發(fā)潛熱大，作為稀料的水揮發(fā)性不好，容易引起流掛、、起泡等涂層缺陷；流平、干燥（固化）時(shí)，能量耗量大；對(duì)于碳排放量增加；對(duì)涂裝環(huán)境的溫度、濕度要求高；

5）粘度特性差異：水的粘度受剪切力影響變化很大，在受到高剪切作用時(shí)，水性涂料的粘度會(huì)下降很多，會(huì)對(duì)輸調(diào)漆系統(tǒng)帶來很大影響。

6）溫度敏感：低溫（低于攝氏5度以下）儲(chǔ)存性不良。

總結(jié)而言，水性涂料存在三高、三低、三易、三難的特點(diǎn)：

三高：表面張力高；腐蝕性高；導(dǎo)電性高；

三低：VOC低；揮發(fā)性低；固含量低（水性涂料的施工固含量非常低，一般只有20％—30％，含70％左右的水分。也有固含量高的，約50%）

三易：易流掛，易縮孔，易起泡，

 三難：成本升高難接受；涂料切換難改變（設(shè)備改造、工藝修改等）；廢水處理難解決；

 

3、水性涂料的組成及配方   

1）、涂料四大組分及主要作用

 

2）、水性涂料的組分

水性涂料:通常由水性樹脂、顏填料、助劑、水（）組成。某些水性涂料中由于樹脂合成時(shí)帶入或出于配方設(shè)計(jì)的需要,可能含有部份有機(jī)。        ①水性樹脂（主要成膜物質(zhì)，基料）

水性樹脂是水性涂料的主要成膜物質(zhì),其在水性涂料中的用量通常占總配方量的60%～85%,其性能的好壞直接影響水性涂料的最終性能(如貯存穩(wěn)定,施工性能,成膜物的理化性能等)

 ②顏填料（顏料，填料）

顏料：通常是極小的結(jié)晶，分散于成膜介質(zhì)中，不溶于成膜介質(zhì)，而且顏料的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)基本上不因成膜介質(zhì)而變。提供色彩裝飾性，改善涂料的性能，降低成本。

白色顏料有鈦白粉、鋅白（氧化鋅）、立德粉（鋅鋇白，ZnS.BaSO4）、鉛白等；

黑色顏料有炭黑、鐵黑（Fe3O4）；

紅色顏料有氧化鐵紅（Fe2O3），胺紅，氧化鐵黃，鐵藍(lán)，群青，酞菁綠……

填料:又稱惰性顏料、體積顏料、增量劑，是指那些不具有著色力與遮蓋力的白色和無色顏料。

填料能夠增加漆膜的厚度和體質(zhì);降低成本; 能改善涂料的流動(dòng)性及涂膜的物理力學(xué)性能。

來源廣，便宜，化學(xué)穩(wěn)定性好，折光指數(shù)和成膜物接近，在涂料中是透明的，不阻止光線的透過，故稱為體質(zhì)顏料。常見的填料有鹽（BaSO₄， O₄  ）、碳酸鹽（CaCO3 ）、硅酸鹽（滑石粉，高嶺土，硅灰石，云母粉）、石英砂（SiO₂）、氣相SiO2、天然硅藻土（無定形的SiO2）……

③水（，揮發(fā)性組份）所使用的水必須是去離子水。因一般自來水中所含的鈣鎂等離子太多,這會(huì)影響水性涂料的貯存穩(wěn)定性及干燥速度。

④助劑：助劑在水性涂料中是必不可少的組份,其直接影響到水性涂料的貯存,施工, 涂膜理化性能等。

a、改善涂料生產(chǎn)工藝的有濕潤劑、分散劑、乳化劑、消泡劑等。

b、改善涂料貯存性能和運(yùn)輸?shù)挠蟹莱羷?、防結(jié)皮劑、防腐劑、凍融穩(wěn)定劑等。

c、改善涂料施工性能和防止漆膜病態(tài)的有防流掛劑、流平劑、浮色發(fā)花防止劑、消泡劑、增稠劑、緩蝕劑、催干劑、成膜助劑等。

d、改善涂膜性能并給以特種性能的有紫外線吸收劑、光穩(wěn)定劑、阻燃劑、劑、防霉劑  消光劑等。

3）、水性涂料的配方舉例

 

 

 

 

 

4、水性涂料的成膜原理     

 

1）型涂料的成膜原理

 

 

 

型涂料成膜機(jī)理

  與型涂料的成膜原理有很大不同，水性涂料的成膜原理更為復(fù)雜，溫濕度等條件要求更高。

2）水性涂料的成膜機(jī)理

a、雙組份水性環(huán)氧樹脂涂料（底漆）

 

雙組份水性環(huán)氧樹脂涂料（底漆）

 

b、雙組份水性聚氨酯涂料（面漆）

 

雙組份水性聚氨酯涂料（面漆）

 

5、水性工業(yè)涂料的涂層配套體系    

 

 

水性涂料的涂層配套體系

 

6、水性工業(yè)涂料與其他工業(yè)涂料對(duì)比   

 

 

 

7、各行業(yè)對(duì)水性工業(yè)涂料的選擇步驟                               

 

1）初步試驗(yàn)：利用廢材料，在生產(chǎn)線上進(jìn)行噴涂，解決各種低VOC涂料產(chǎn)品的不確定性問題，以便減少零部件涂裝及試驗(yàn)費(fèi)用。

2）試片涂覆制作及檢測：測試涂層體系的性能，耐候性、中性鹽霧、耐濕熱委托第三方，其它甲乙雙方組織測試，減少試驗(yàn)費(fèi)用。

3）對(duì)套自制件進(jìn)行涂裝試驗(yàn)：檢測涂料的施工性能及涂裝生產(chǎn)設(shè)備及組織的適應(yīng)性，測試涂料耗量及涂裝成本。

4）小批量試制：進(jìn)行 50～100臺(tái)挖機(jī)的試制，檢驗(yàn)涂料對(duì)挖機(jī)的各內(nèi)外協(xié)廠、生產(chǎn)組織管理體系的適應(yīng)性。同時(shí)，將實(shí)際樣機(jī)放入不同使用環(huán)境，進(jìn)行跟蹤檢測，判定其耐久性等指標(biāo)。

5）正式切換：根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，編寫試驗(yàn)報(bào)告，請(qǐng)上級(jí)個(gè)部門審核、批準(zhǔn)，選擇適當(dāng)時(shí)機(jī)進(jìn)行切換。

織測試，減少試驗(yàn)費(fèi)用。

3）對(duì)套自制件進(jìn)行涂裝試驗(yàn)：檢測涂料的施工性能及涂裝生產(chǎn)設(shè)備及組織的適應(yīng)性，測試涂料耗量及涂裝成本。

4）小批量試制：進(jìn)行 50～100臺(tái)挖機(jī)的試制，檢驗(yàn)涂料對(duì)挖機(jī)的各內(nèi)外協(xié)廠、生產(chǎn)組織管理體系的適應(yīng)性。同時(shí)，將實(shí)際樣機(jī)放入不同使用環(huán)境，進(jìn)行跟蹤檢測，判定其耐久性等指標(biāo)。

5）正式切換：根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，編寫試驗(yàn)報(bào)告，請(qǐng)上級(jí)個(gè)部門審核、批準(zhǔn)，選擇適當(dāng)時(shí)機(jī)進(jìn)行切換。

 

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