點擊圖片查看大圖
水性涂料以水為分散介質(zhì)和稀釋劑，與溶劑型和非水分散型涂料相比較，最突出的優(yōu)點是分散介質(zhì)水無毒無害、不污染環(huán)境，同時還具備價廉、不易粉化、干燥快、施工方便等優(yōu)點。常見的水性涂料按有機成膜劑類型主要分為：水性聚氨脂型、環(huán)氧樹脂型、丙烯酸樹脂型、無機水性涂料型4種。下面闡述幾種常用水性涂料的研究進展。
1、水性環(huán)氧涂料
環(huán)氧樹脂具有優(yōu)異的物化性能，如良好的附著力，優(yōu)異的耐化學(xué)品性和耐溶劑性，硬度高，耐腐蝕性和熱穩(wěn)定性優(yōu)良，因此，一直引起人們的關(guān)注。
水性環(huán)氧樹脂涂料是由雙組份組成：一種組分為疏水性環(huán)氧樹脂分散體（乳液）；另一種組份為親水性的胺類固化劑，其中的關(guān)鍵在于疏水性環(huán)氧樹脂的乳化。該乳化過程的研究經(jīng)歷了幾個階氧樹脂的乳化。該過程為：1975~1977年主要以聚乙烯醇為乳化劑，并開始研究多酰多胺與環(huán)氧化合物的加成物、聚乙氧撐醚等作為乳化劑。1982~1984年采用含環(huán)氧基團的乳化劑，并且出現(xiàn)自乳化型環(huán)氧樹脂。自乳化的方法是將環(huán)氧樹脂同帶有表面活性基團的化合物反應(yīng)，生成帶有表面活性的環(huán)氧樹脂。其中選擇中和所用的胺是最重要的技術(shù)配方問題。胺相對于水性涂料的其他材料來說是比較昂貴的，而且會增加VOC的排放，為提高環(huán)氧樹脂與固化劑的相溶性和室溫固化性能，水性環(huán)氧樹脂涂料可廣泛地用作高性能涂料、設(shè)備底漆、工業(yè)廠房地板漆、運輸工具底漆、汽車維修底漆、工業(yè)維修面漆等。
2 、水性聚氨酯涂料
水性聚氨脂涂料包括水溶性型、水乳化型、水分散型。按分子結(jié)構(gòu)可分為線型和交聯(lián)型。都存在單組份和雙組份兩種體系。水性聚氨脂涂料除具備溶劑型聚氨脂涂料的優(yōu)良性能外，還具有硬度高、附著力強、耐腐蝕、耐溶劑、揮發(fā)性有機物含量低、難燃，無毒無污染，易貯運、使用方便等優(yōu)點。但與溶劑型聚氨酯涂料相比水性聚氨酯涂料還是存在許多不足之處。比如：干燥時間較長、涂膜易產(chǎn)生CO2氣泡、部分原材料成本較高、由于新型助劑缺乏，導(dǎo)致涂膜性能和外觀效果不夠高要求等。針對水性聚氨脂涂料存在的缺陷，進行改性的研究。目前，水性聚氨脂涂料的發(fā)展主要還受原材料、固化劑、封閉劑、交聯(lián)劑等的限制。因此，研制相應(yīng)的原材料和助劑也是發(fā)展水性聚氨脂涂料的關(guān)鍵。
3 、水性丙烯酸酯類涂料
水性丙稀酸樹脂涂料具有易合成、耐久性、耐低溫性、環(huán)保性以及制造和貯運無火災(zāi)危險等優(yōu)點；同時也存在硬度大、耐溶劑性能差等問題。大致可分為：單組份型、高性能型、高固化型3種類型。要將不耐溶劑的丙烯酸樹脂原料制備成耐溶劑的水性丙烯酸樹脂涂料是比較困難的事情，因此現(xiàn)在很少研究傳統(tǒng)的單組份丙烯酸樹脂涂料的生產(chǎn)。目前研究的熱點在于丙烯酸樹脂原料的改性，這種技術(shù)被稱為“活聚合”。這種技術(shù)可以很好地控制丙烯酸樹脂的分子量及其化學(xué)結(jié)構(gòu)（單體排列順序等）與分布。水性丙烯酸樹脂涂料的用途很廣泛：交聯(lián)型丙烯酸樹脂涂料用于建筑業(yè)；丙烯酸-4-羥丁酯、單丙烯酸環(huán)己二甲醇酯等交聯(lián)型功能性化合物可用來制備汽車涂料、粉末涂料；紫外線固化丙烯酸樹脂涂料具備優(yōu)異性能；特別值得關(guān)注的是丙烯酸樹脂防腐涂料，是防腐涂料系中一大體系。
4 、水性醇酸樹脂涂料
醇酸樹脂是一種重要的涂料用樹脂，其單體來源豐富、價格低、品種多、配方變化大、化學(xué)改性方便，且性能好。水性醇酸樹脂的開發(fā)經(jīng)歷了外乳化和內(nèi)乳化2個階段，目前主要使用內(nèi)乳化法合成水性醇酸樹脂分散體。所謂內(nèi)乳化法是將聚合物中的羧基或氨基分別用適當(dāng)?shù)膲A或酸中和，使聚合物可分散于水中。盡管水性醇酸樹脂涂料具有很好的涂刷性和潤滑性等優(yōu)點，但也存在涂膜干燥緩慢，硬度低，耐水性和耐腐蝕性差，戶外耐候性不佳等缺點，需要通過改性來滿足這些性能要求。目前，人們對水性醇酸樹脂的改性主要包括物理改性和化學(xué)改性，其中以丙烯酸樹脂、有機硅樹脂和苯乙烯改性的效果最為顯著。近年來，隨著對聚氨酯的研究日趨成熟，聚氨酯改性醇酸樹脂的研究也日趨增多。王瑞宏等人用自干型水性烯酸改性醇酸樹脂。
除了添加水性丙烯酸外，還在醇酸乳液中添加中和劑、催干劑和助溶劑。改性后的水性醇酸樹脂涂料具有良好的保色性、保光性、耐候性、耐久性、耐腐蝕性、快干性及高硬度等，克服了常規(guī)水性醇酸涂料貯存穩(wěn)定性差，干燥速率慢，早期硬度、耐水性和耐溶劑性差等弊病，拓寬了水性醇酸涂料的應(yīng)用領(lǐng)域。周麗瓊等人研發(fā)了磺酸鹽改性的水性醇酸樹脂，與常規(guī)的水性醇酸樹脂相比，改性后樹脂的水溶性有大幅度提高，降低了助溶劑的用量。水性醇酸樹脂的主鏈含有多元醇與多元酸聚合而成的酯鍵，而酯鍵受到酸、堿（中和劑）的攻擊容易斷裂，所以在合成改性水性醇酸樹脂時，采用水溶性磺酸鹽預(yù)聚物，可大幅度提高樹脂的水溶性，只需加入少量胺中和劑，即可獲得良好的水溶性，大大減弱了中和劑對酯鍵的攻擊。經(jīng)改性后的水性醇酸樹脂除水溶性有了大幅度提高外，還具有優(yōu)良的柔韌性、附著力和耐沖擊性。聚氨酯涂料是綜合性能優(yōu)良的涂料品種。因此，人們希望將聚氨酯的優(yōu)良性能引入醇酸樹脂中，用它改進醇酸樹脂的物理機械性能、耐候性和耐化學(xué)腐蝕性。實際上，目前已形成產(chǎn)量大、性能介于溶劑型醇酸和雙組分聚氨酯之間的一類涂料，即所謂的氨酯油或單組分聚氨酯涂料，而氨酯油的水性化則是當(dāng)前研究的熱點。氨酯油-丙烯酸酯的微細乳液雜化聚合改性是其水性化的一種新探索。而雜化改性工藝的主要難點是氨酯油在分散介質(zhì)中難分散，在雜化聚合之前要增加超聲波預(yù)分散工序，才可獲得穩(wěn)定、性能好的雜化微細乳液體系。這是水性醇酸樹脂結(jié)合聚氨酯涂料優(yōu)點的一種重要途徑。