水性涂料的優(yōu)勢(shì)及面臨的問(wèn)題

中國(guó)新型涂料網(wǎng)訊：
        [摘要]對(duì)比溶劑型涂料，介紹了水性涂料在保護(hù)環(huán)境、降低風(fēng)險(xiǎn)、減少成本等方面的發(fā)展優(yōu)勢(shì)，同時(shí)歸納了水性涂料面臨除油須徹底、豐滿度較差和認(rèn)知度差等問(wèn)題，提出開(kāi)展基礎(chǔ)性研究和改善使用性能等意見(jiàn)。

        [關(guān)鍵詞]水性涂料;溶劑型涂料;乳膠

        [中圖分類(lèi)號(hào)]TU56 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A [文章編號(hào)]1001–523X(2015)02–0066–03

       隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng)，我國(guó)的涂料產(chǎn)量和用量正以驚人的速度增長(zhǎng)，在“十一五”期間成為世界第一大涂料生產(chǎn)和消費(fèi)國(guó)。但是相比發(fā)達(dá)國(guó)家，我國(guó)的涂料消費(fèi)結(jié)構(gòu)不盡合理，高污染的溶劑型涂料占相當(dāng)大的比重。溶劑型涂料由于在生產(chǎn)和使用過(guò)程中釋放出大量的揮發(fā)性有機(jī)化合物(以下簡(jiǎn)稱(chēng)VOC)，會(huì)對(duì)人體健康帶來(lái)嚴(yán)重影響。據(jù)統(tǒng)計(jì)，涂料加工和生產(chǎn)釋放出來(lái)的VOC量占其排放總量的20%~25%，僅次于汽車(chē)尾氣的排放而位居VOC污染量第二位[1]。

        面對(duì)日趨嚴(yán)峻的環(huán)境問(wèn)題和巨大的資源、能源消耗，很多國(guó)家制定了嚴(yán)格的法律、法規(guī)和環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)來(lái)限制揮發(fā)性有機(jī)物的排放，以鼓勵(lì)和推廣使用綠色環(huán)保、節(jié)能節(jié)材的新產(chǎn)品。在我國(guó)，《關(guān)于推進(jìn)大氣污染聯(lián)防聯(lián)控工作改善區(qū)域空氣質(zhì)量的指導(dǎo)意見(jiàn)》(國(guó)辦發(fā)〔2010〕33號(hào))、《重點(diǎn)區(qū)域大氣污染防治“十二五”規(guī)劃》等文件相繼實(shí)施，要求采取區(qū)域聯(lián)防聯(lián)控措施，控制揮發(fā)性有機(jī)物、氮氧化物等重點(diǎn)污染物，揮發(fā)性有機(jī)物的污染防治在環(huán)境管理中的重要性逐步凸顯。《中國(guó)涂料行業(yè)“十二五”規(guī)劃》中鼓勵(lì)符合標(biāo)準(zhǔn)的環(huán)境友好型涂料生產(chǎn)(水性木器涂料、水性工業(yè)涂料、水性船舶涂料、輻射固化涂料，以及在生產(chǎn)、使用、施工及后處理過(guò)程中對(duì)環(huán)境不造成污染或?qū)Νh(huán)境質(zhì)量有所改善的涂料生產(chǎn))。因此，環(huán)境友好型涂料是涂料行業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)。其中，水性涂料因無(wú)毒無(wú)害、易于凈化、低成本、低粘度、無(wú)刺激、不燃等特點(diǎn)，成為當(dāng)今的研究重點(diǎn)[2]。

        1·水性涂料簡(jiǎn)介

        水性涂料是指用水作溶劑或者作分散介質(zhì)的涂料，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(shù)脂為成膜物，主要有聚乙烯醇及其各種改性物及水溶醇酸樹(shù)脂、水溶環(huán)氧樹(shù)脂及無(wú)機(jī)高分子水性樹(shù)脂等。水稀釋性涂料主要以乳化乳液為成膜物，以此來(lái)溶解樹(shù)脂，然后在乳化劑的幫助下依靠強(qiáng)烈的機(jī)械攪拌使樹(shù)脂分散在水中形成乳液，稱(chēng)為后乳化乳液，制成的涂料在施工中可用水來(lái)稀釋。水分散涂料主要是指以合成樹(shù)脂乳液為成膜物配制的涂料。

       溶劑型涂料是由顏填料、樹(shù)脂、溶劑和各種助劑四大部分組成。水性涂料與溶劑型涂料的組成大體相同，但水性涂料需用的助劑更多，配方更復(fù)雜，主要由水性樹(shù)脂、顏填料助劑、中和劑、水等組成。

        2·水性涂料的發(fā)展優(yōu)勢(shì)

        2.1環(huán)境友好

        水性涂料從原料來(lái)源到生產(chǎn)及使用的全生命周期，均有利于環(huán)境的健康發(fā)展。它不僅在生產(chǎn)過(guò)程中將易揮發(fā)的有機(jī)溶劑替代，而且使用時(shí)涂裝工具可用水清洗，也減少了清洗溶劑的消耗。有機(jī)溶劑的生產(chǎn)需要消耗化石原料，在資源緊缺的現(xiàn)階段是對(duì)資源的一大挑戰(zhàn)，水性涂料的出現(xiàn)，解決了這一問(wèn)題。同時(shí)，溶劑的削減，大大減少了生產(chǎn)及使用過(guò)程中揮發(fā)性有機(jī)化合物的排放，為改善周邊大氣環(huán)境作出了積極的貢獻(xiàn)。馬春慶[3]等人對(duì)比了不同涂裝體系的VOC排放量，結(jié)果表明“溶劑型中涂+溶劑型色漆+單組份罩光清漆”工藝體系的VOC排放量為120g/m3，而“水性中涂+水性色漆+水性罩光清漆”工藝體系的排放量?jī)H為28g/m3，排放量大幅度降低。

        另一方面，水性涂料僅采用少量低毒性醇醚類(lèi)有機(jī)溶劑，有機(jī)溶劑揮發(fā)量減少，極大改善了工作場(chǎng)所的環(huán)境，有利于工作人員的身體健康。一般的水性涂料有機(jī)溶劑(占涂料)在10%～15%之間，而現(xiàn)在的陰極電泳涂料已降至1.2%以下，對(duì)降低污染節(jié)省資源效果顯著。

        2.2減少風(fēng)險(xiǎn)

        以溶劑中最常見(jiàn)的甲苯和二甲苯為例：甲苯的閃點(diǎn)為4℃，蒸氣能與空氣形成爆炸性混合物，爆炸極限1.2%～7.0%(體積);二甲苯閃點(diǎn)29℃，蒸氣能與空氣形成爆炸性混合物，爆炸極限約為1%～7%(體積)。兩者均為易燃物質(zhì)。因此，溶劑型涂料的易燃易爆原料儲(chǔ)存和使用的場(chǎng)所，具有發(fā)生火災(zāi)爆炸事故的風(fēng)險(xiǎn)。在我國(guó)，涂料廠的溶劑儲(chǔ)罐發(fā)生火災(zāi)爆炸事故屢見(jiàn)報(bào)道。

        水性涂料的生產(chǎn)和使用，減少了對(duì)易燃易爆原材料的需求，極大地降低了風(fēng)險(xiǎn)。

        2.3.1原料成本

        隨著人們對(duì)資源能源的需求日益增大，在世界范圍內(nèi)出現(xiàn)資源能源短缺的問(wèn)題，導(dǎo)致石油乃至下游產(chǎn)品價(jià)格持續(xù)上漲，作為下游產(chǎn)品的有機(jī)溶劑也不例外。資源價(jià)格的壓力下，以水作為稀釋劑的價(jià)格優(yōu)勢(shì)正得以逐漸顯現(xiàn)[4]。

        傳統(tǒng)的溶劑型涂料生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生大量的有機(jī)廢氣，為了達(dá)到排放要求，企業(yè)需要配置尾氣處理設(shè)施及相關(guān)的配套設(shè)施，并負(fù)擔(dān)日常運(yùn)行及維護(hù)費(fèi)用。水性涂料的有機(jī)廢氣排放很少，為企業(yè)減輕了負(fù)擔(dān)。

        2.3.3安全成本

        水性涂料以水作為稀釋劑，使之成為更為安全的涂料，從生產(chǎn)到運(yùn)輸再到應(yīng)用中的火災(zāi)隱患較傳統(tǒng)溶劑性涂料大幅降低。對(duì)于管理者來(lái)說(shuō)，安全方面的投入成本也將相應(yīng)的降低。綜合考慮原材料成本、設(shè)備成本、安全成本、職業(yè)病減少等因素，水性涂料是具有市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的。

        2.4施工條件及外觀性能

       水性涂料由于透氣性比較好，基層內(nèi)部的水蒸氣可以向外擴(kuò)散;而溶劑型涂料成膜致密，如基層的含水率高，水蒸氣無(wú)法從涂膜揮發(fā)掉，容易起泡，因此在對(duì)基層的要求上，水性涂料施工的基層含水率應(yīng)小于10%，溶劑型涂料施工的基層含水率應(yīng)小于8%，含水率的要求比水性涂料嚴(yán)格。水性涂料對(duì)材質(zhì)表面適應(yīng)性好，涂層附著力強(qiáng)，在潮濕環(huán)境中可直接涂覆施工。水性涂料中水的揮發(fā)主要依靠溫度和濕度控制，而溶劑型涂料可通過(guò)調(diào)整稀釋劑的蒸發(fā)速率來(lái)調(diào)整涂著固體份。通常，溶劑型涂料的涂著固體份高達(dá)60%~70%，而水性涂料的涂著固體份僅為20%~30%，由此可見(jiàn)，水性涂料的平滑性相對(duì)較好。

        3·水性涂料普及的難點(diǎn)

        3.1技術(shù)方面

        雖然水性涂料對(duì)環(huán)境的濕度和基層含水率的要求方面優(yōu)于溶劑型涂料，但在其他方面的適用性不及溶劑型涂料。

        (1)因水的表面張力大，難以浸潤(rùn)底材，易產(chǎn)生縮孔，水性涂料對(duì)施工過(guò)程中及材質(zhì)表面清潔度要求也較高。不論是溶劑型涂料還是水性涂料，工件表面除油質(zhì)量的好壞，都將影響涂膜的質(zhì)量。對(duì)于溶劑型涂料的噴涂，工件表面除油不徹底，在外觀上不易立即顯現(xiàn);但水性涂料的噴涂，如果工件表面除油不徹底，那么其表面就難以形成完整的漆膜。

       (2)兩種類(lèi)型的涂料分散介質(zhì)的熔點(diǎn)差異很大，水為0℃，而有機(jī)溶劑的熔點(diǎn)相對(duì)低很多，甲苯為–95℃，二甲苯為–25℃左右。因此，對(duì)于施工溫度，水性涂料施工一般要求在5℃以上，而溶劑型涂料在0℃也可以施工。這一要求，嚴(yán)重限制了水性涂料的使用范圍。

       (3)噴涂水性涂料對(duì)噴漆室的濕度也有一定的要求，水性涂料在環(huán)境相對(duì)濕度85%以上時(shí)表干緩慢，水溶劑在較飽和濕度環(huán)境下無(wú)法正常揮發(fā)，當(dāng)濕度過(guò)高(達(dá)到90%以上)時(shí)，在被涂物上的涂膜會(huì)流淌下來(lái)[5]。因此需要噴漆室有良好的空氣循環(huán)，保持適當(dāng)?shù)臐穸取?/div>