水性涂料:

1一、水性涂料簡述1.凡是用水作溶劑或者把水當作分散介質(zhì)的涂料，都可稱為水性涂料。2.依據(jù)涂料中粘合劑類別，水性涂料被分為兩大類：（一）天然物質(zhì)或礦物質(zhì)（如硅酸鉀）的天然水性涂料（二）人工合成樹脂（如丙烯酸樹脂）的石油化工水性涂料3.以下僅對人工合成樹脂類的水性涂料進行闡述。水性涂料包括水溶性涂料、水稀釋性涂料、水分散性涂料（乳膠涂料）3種。水溶性涂料是以水溶性樹脂為成膜物，以聚乙烯醇及其各種改性物為代表，除此之外還有水溶醇酸樹脂、水溶環(huán)氧樹脂及無機高分子水性樹脂等。

乳膠漆又稱為合成樹脂乳液涂料，是有機涂料的一種，是以合成樹脂乳液為基料加入顏料、填料及各種助劑配制而成的一類水性涂料。水稀釋性涂料是指后乳化乳液為成膜物配制的涂料，使溶劑型樹脂溶在有機溶劑中，然后在乳化劑的幫助下靠強烈的機械攪拌使樹脂分散在水中形成乳液，稱為后乳化乳液，制成的涂料在施工中可用水來稀釋。水分散涂料主要是指以合成樹脂乳液為成膜物配制的涂料（油漆）。很多人習慣性的把這類油漆稱為乳膠漆。乳液是指在乳化劑存在下，在機械攪拌的過程中，不飽和乙烯基單體在一定溫度條件下聚合而成的小粒子團分散在水中組成的分散乳液。將水溶性樹脂中加入少許乳液配制的涂料不能稱為乳膠涂料。嚴格來講水稀釋涂料也不能稱為乳膠涂料，但習慣上也將其歸類為乳膠涂料。

水性漆通常分為單組分和雙組分，單組分可以添加清水兌稀或直接施工，雙組分需要添加水性固化劑充分攪拌均勻后，再添加清水兌稀進行施工。

一、水性涂料簡述二、聚氨酯涂料

聚氨酯是聚氨基甲酸酯的簡稱，它和其他聚合物的名稱不同，其結(jié)構(gòu)單元并非完全是氨基甲酸酯，而是指聚合物中含有相當量的氨基甲酸酯鍵：

聚氨酯是由多異氰酸酯與多元醇（包括含羥基的低聚物）反應生成的。但聚氨酯涂料中并不必一定要含有聚氨酯樹脂，凡用異氰酸酯或其反應產(chǎn)物為原物的涂料都可稱聚氨酯涂料，聚氨酯涂料形成的漆膜中含有酰胺基、酯基等，分子間很容易形成氫鍵，因此具有良好的耐磨性和附著力，聚氨酯涂料的多方面性能都很好，是一種高級涂料。

封閉型的異氰酸酯可以用于水稀釋性聚合物的交聯(lián)劑。利用2,2-二羥甲基丙酸，異丁二醇（1,1-二甲基乙二醇）及三羥甲基丙烷等與二異氰酸酯反應，可制得水稀釋性聚氨酯。因為羧基反應比羥基慢得多，二羥甲基丙酸中的羧基可保留下來，于是可得含有羧基和一定量羥基的聚氨酯，示意如下：

二、水性聚氨酯的制備

加三級胺可使羧基變鹽基，于是成水稀釋性聚氨酯，它可用氨基樹脂為交聯(lián)劑固化。

線性熱塑性聚氨酯乳膠可用“丙酮法”制備：先在丙酮中由二元醇和二異氰酸酯聚合制備端異氰酸酯的聚氨酯，然后用含磺酸鹽基的二元胺進行擴鏈得到高相對分子質(zhì)量聚合物，二元胺的結(jié)構(gòu)如下：H2NCH2NHCH2CH2SO3Na

用水稀釋聚合物的丙酮溶液，并將丙酮蒸餾除去，此時聚合物將以乳膠的形式分散于水中，磺酸基作為親水基團朝向水中成為保護性基團。

二、水性聚氨酯的制備

制備水性聚氨酯涂料的另一途徑是利用異氰酸酯和水的反應速度較慢，而水的蒸發(fā)速度相對較快的特點，直接用多異氰酸酯為交聯(lián)劑，與水性多羥基組分組成雙組份聚氨酯涂料。

其中多羥基組分可按一般水稀釋性樹脂的制備方法，但樹脂最好有一定的乳化能力。多異氰酸酯組分不應含水，溶劑也要盡量少，但結(jié)構(gòu)中含有親水基團，當與羥基組分混合時，易于被分散或乳化，多異氰酸酯組分最好用脂肪族異氰酸酯，由于脂肪族異氰酸酯與水的反應速度較慢，可以有較長的操作壽命。若采用芳香族異氰酸酯，由于反應太快，僅適用與采用雙口噴槍進行噴涂。

二、水性聚氨酯的制備覆膜鋁板用水性聚氨酯涂料配方水性聚氨酯涂料印花粘合劑配方原材料質(zhì)量，份數(shù)水性聚氨酯乳液60-80植物漿料10-20苯胺20-30混合菌液10-20植物漿料:芋葉+荷葉+橡樹葉+水(1:1:1:2)

?；旌暇?大腸桿菌+枯草芽孢菌+甘油+去離子水(1:1:1:2)

。原材料質(zhì)量，份數(shù)卡波姆10-20N-羥甲基丙烯酰胺3-5薰衣草精油3-5膽堿磷脂3-5三、水性環(huán)氧樹脂

最早的水性胺固化環(huán)氧樹脂涂料，是分別將環(huán)氧樹脂與聚合胺做成乳液，然后混合在一起，涂布后水蒸發(fā)剩下環(huán)氧樹脂與多元胺，它們混合在一起固化成膜，其中的胺組分可由胺與環(huán)氧樹脂先部分反應制得。另一種水性環(huán)氧樹脂是首先制備水稀釋性的胺鹽，然后加環(huán)氧樹脂，環(huán)氧樹脂溶于胺鹽所形成的聚集體微粒中。水稀釋性的胺鹽可通過丙烯酸樹脂與氮雜環(huán)丙烷反應，然后用酸中和得到：

將環(huán)氧樹脂，如諾伏拉克環(huán)氧樹脂混入其中得到的混合物微粒，因其上的離子基因都朝著水向，不易與微粒內(nèi)部的環(huán)氧基反應，涂布后，由于水分蒸發(fā)出去，下列反應可以發(fā)生:三、水性環(huán)氧樹脂

用接枝的方法可在環(huán)氧樹脂中引入羧基，例如雙酚A環(huán)氧樹脂醚鍵上的亞甲基非常容易引起鏈轉(zhuǎn)移反應，形成接枝點，單體可以用丙烯酸丁酯和丙烯酸混合單體，引發(fā)劑用BPO，溶劑用丙二醇單異丙醚，反應如下：

生成物是接枝共聚物和未接枝的環(huán)氧樹脂以及丙烯酸聚合物的混合物。羧基用二甲氨基乙醇中和后用水稀釋即成水稀釋性樹脂，環(huán)氧樹脂在聚集體微粒子的中心部分。這種水性涂料可用于罐頭的內(nèi)壁涂料。三、水性環(huán)氧樹脂的制備

水稀釋性的環(huán)氧樹脂是制備電泳漆的重要原料，用于電泳漆的水稀釋性環(huán)氧樹脂有兩類：一是陰離子型的，用于制備陽極電泳漆；一是陽離子型的，用于制備陰極電泳漆。舉例如下：（1）陰離子水稀釋性環(huán)氧樹脂：它可以通過馬來酸酐與環(huán)氧酯中的脫水蓖麻油酸反應引入羧基。反應在共溶劑中進行，反應溫度在200℃左右，表示如下：

加胺（如二甲氨基乙醇）中和后，即可加水稀釋，交聯(lián)劑可用MF樹脂，MF樹脂應溶解在分散體的微粒中，因此要用乙醇醚化的MF樹脂。三、水性環(huán)氧樹脂的制備（2）陽離子水稀釋性環(huán)氧樹脂：雙酚A環(huán)氧樹脂與胺反應可以生成含有氨基的聚合物，然后加酸中和成鹽，即成為水稀釋性樹脂：

三、陽離子水性環(huán)氧樹脂

所加酸可為有機羧酸，如乳酸（HOCH3CH2COOH），胺可用羥基胺，如二乙醇胺，2,2-二甲基-3-羥基丙胺或用如（Ⅳ）的酮亞胺，環(huán)氧基與分子（Ⅳ）中的仲胺先行反應，經(jīng)水解后，可獲得伯胺基：三、水性環(huán)氧樹脂

陽離子水稀釋性環(huán)氧樹脂的固化劑一般用封閉型的二異酸酯，如丁醇封閉的TDI（Ⅴ）：也可以先用二元酸和二異氰酸酯反應，然后制備如下的封閉型二異氰酸酯（Ⅵ）：三、水性環(huán)氧樹脂水性環(huán)氧樹脂涂料配方-1原材料質(zhì)量，份數(shù)液態(tài)環(huán)氧樹脂30水溶性纖維素醚15聚丙烯酸酯10鈦白粉10水性炭黑7十二烷基苯磺酸鈉5流平劑(聚丙烯酸:羧甲基纖維素=1:1

)2固化劑(二乙胺基丙胺)2消泡劑:正丁醇1分散劑:三聚磷酸鈉1膨潤土+云母粉+蒸餾水1+1+15水性環(huán)氧樹脂涂料配方-2

很少有熱塑性的水溶性聚合物用于涂料，因為它的抗水性太差了。一般都是熱固性的，首先制備水溶性聚合物，在成膜時將其轉(zhuǎn)化成抗水性的堅韌的漆膜。

例如用氨基樹脂或2-羥基烷基酰胺類交聯(lián)劑，它們可和羥基或羧基反應，形成不溶的交聯(lián)產(chǎn)物，也可以共聚物中引入可自交聯(lián)的單體如羥甲基丙烯酰胺，它的羥甲基可和聚合物上的羥基反應，形成交聯(lián)結(jié)構(gòu)。還可以利用多價金屬離子作為交聯(lián)劑，例如鋅鹽。

鋅鹽可以用氨制成鋅氨絡(luò)離子，它和用氨中和的羧端基的聚合物可以相混，但當水和氨在室溫揮發(fā)后，二價鋅便作為交聯(lián)劑使聚合物成為不溶的交聯(lián)結(jié)構(gòu)：

四、水性丙烯酸樹脂

大部分涂料中使用的水性聚合物，并非真正的水溶性聚合物，而是一種膠體分散液，因為粒子極細，成透明狀，故被稱為“溶液”。從真正的溶液到所謂的“溶液”和共聚物中羧基多少有關(guān)。

例如，當共聚物中含有50%的丙烯酸單體時，聚合物是真正可溶的，但當減少至如20%時，就是典型的分散體。嚴格說來，我們討論的是水可稀釋的體系，因此應將“水溶性”改稱為水稀釋性。

真正的水溶性丙烯酸樹脂大量被用作增稠劑。

用氨基樹脂固化的水稀釋性丙烯酸樹脂的配方，將配方中的丙烯酸含量增加，即可滿足“水稀釋性”的要求。四、水性丙烯酸樹脂水性丙烯酸涂料配方-1原材料質(zhì)量，份數(shù)水性丙烯酸樹脂60二苯二醇甲醚:二苯二醇甲醚丙醚=1:34硅烷低聚物0.30.3水11.7鈦白粉20

低氣味紫外光吸收劑0.7低氣味紫外光穩(wěn)定劑0.3原材料質(zhì)量，份數(shù)防沉劑0.3增稠劑0.5

消泡劑0.5流平劑0.2分散劑0.3抗刮蠟粉0.5潤濕劑0.4消光粉0.3水性丙烯酸涂料配方-2水性丙烯酸涂料配方-2

水稀釋性（或稱“水溶性”）的聚酯要求有一定的自由羧基，同時也可有一定的自由羥基。羧基可以和胺形成鹽，以便使聚合物在水中“溶解”，并可和交聯(lián)劑如氨基樹脂進行反應，以形成性能較好的漆膜。和其他水稀釋性樹脂一樣，水可稀釋性聚酯的酸值一般在40～60。為了引入較多的羧基，在配方中要加偏苯三酸酐或均苯四酸酐，一般采用偏苯三酸酐。將多元醇，多元酸等進行縮合反應，在達到規(guī)定酸值時終止反應，盡管這樣可得到水稀釋性聚酯，但很難有重復性。另外，由于要求有較多的自由羧基和羥基，因此反應中易生產(chǎn)凝膠。實用的方法是兩步法?，F(xiàn)在簡單介紹一個水稀釋性聚酯的制備方法，配方如下：五、水性聚酯

配方

摩爾數(shù)

當量數(shù)

新戊二醇

1.5

3.0

己二酸0.3

0.6

間苯二甲酸

0.91.8

偏苯三酸酐（A）

0.10.3

（B）

0.10.3方法：將新戊二醇、己二酸、間苯二甲酸、偏苯三酸酐（A）在230℃反應至酸值為18～20，冷至185℃，再加偏苯三酸酐（B），在160℃反應至酸值為45，然后加入溶劑1,2-丙二醇獨丙醚至濃度為80%，冷卻后加二甲氨基乙醇中和，然后加水稀釋至所需濃度。由于偏苯三酸形成鄰位的二元酸二酯，相當于鄰苯二甲酸二酯，容易水解，如果用含羧基二元醇2,2-二羥甲基丙酸代替偏苯三酸，因為有空間阻礙，可以大大改善水解穩(wěn)定性。

制備水性聚酯的另一個重要方法是在配方中加入2,2-二羥甲基丙酸作為二醇組分，由于2,2-二羥甲基丙酸中的羧基受空間阻礙不易發(fā)生酯化反應，只有羥基容易發(fā)生反應，因此容易在聚酯分子鏈中引入羧基。五、水性聚酯一種樹脂基水性聚酯涂料一種樹脂基水性聚酯涂料一種耐候型水性聚酯涂料配方一種含稀土的水性聚酯涂料配方按成膜物分類有5個水性工業(yè)涂料相關(guān)標準（國標和行標）1.水性丙烯酸樹脂涂料HG/T4758-2014，2015年6月1日實施2.水性環(huán)氧樹脂防腐涂料HG/T4759-2014，2015年6月1日實施3.水性聚氨酯涂料HG/T4761-2014，2015年6月1日實施4.水性醇酸樹脂涂料HG/T4847-2015，2016年4月1日實施5.水性無機磷酸鹽耐溶劑防腐涂料HG/T4846-2015，2016年1月1日實施按應用分類有18個1.水性涂料中甲醛含量的測定、乙酰丙酮分光光度法GB/T23993-2009，2010年2月1日實施。2.建筑用水性氟樹脂涂料HG/T4104-2009，2010年6月1日實施。3.室內(nèi)裝飾裝修材料水性木器涂料中有害物質(zhì)限量GB24410-2009，2010年6月1日實施。4.室內(nèi)裝飾裝修用水性木器涂料GB/T23999-2009，2010年2月1日實施。5.水性涂料涂裝體系選擇通則GB/T18178-2000，2001年1月1日實施。6.混凝土橋梁結(jié)構(gòu)表面用防腐涂料，第4部分：水性涂料JT/T821.4-2011，2012年4月1日實施。7.進出口水性涂料中酚類防霉劑的測定，高效液相色離譜法SN/T2936-2011，