水性涂料的现状及发展
广州大学化学化工学院 11级精细化工 朱海
中文摘要：涂料是以高分子材料为主体，以有机溶剂、水或空气为分散介质的多物质混合物[1]。水性涂料又称水基涂料，是以水为分散介质，以树脂为分散相而制成的一种涂料体系，随着工业发展，环境问题严重。解决涂料对环境的污染问题的根本途径在于发展水性涂料、粉末涂料及UV 涂料[2]。 英文摘要：Coating is a polymer material as the main body, with organic solvent, water or air as multi material mixture dispersion medium. Waterborne coatings and water-based coating, in which water as the dispersion medium, using resin as a coating system of dispersed phase and made, along with the development of the industry, serious environmental problems. The basic way to solve the problem of environmental pollution paint lies in the development of waterborne coatings powder coatings and UV. 关键字：水性涂料 分类 组成 优缺点 制备方法 发展趋势 正文：涂料一般由不挥发分和挥发分两部分，基本组成为主要成膜物质、颜料和体质颜料、助剂和溶剂。涂料主要有三种作用分别为：保护作用、装饰作用和功能作用[3]。水性涂料分类方法较多，按树脂在水中的外观科分为水溶性涂料和谁分散性涂料两种。按用途科分为水性建筑涂料及水性工业涂料。水性建筑涂料包含平面外墙涂料、平面内墙涂料和水性建筑防水涂料。水性工业涂料可分为水性金属涂料、水性汽车涂料、水性木器涂料和其它工业涂料[4]。 水性涂料的制备方法可分为五种，分别为[5]：
（1）、中和成盐法：单体在溶剂中聚合，聚合物大分子链上引入一定量的强亲水基，然后用碱或酸中和成盐。再用水稀释成水性涂料。
（2）、Bunte 盐法：首先用硫代硫酸钠和溴代乙烷加热成硫代硫酸盐，即、Bunte 盐。然后用Bunte 盐与单体共聚成水溶性树脂。
（3）、离聚物法：离聚物即为含水量羧酸官能团的聚合物以金属离子或四级离子不同程度的中和得到的聚合物。
（4）、引入非离子基团法：向聚合物分子链引入某些非离子基团增加树脂的水溶性的水溶性树脂。
（5）、Zwitterion 中间体法：向聚合物分子链引入Zwitterion 中间体，也可以得到水溶性树脂。
水性涂料自20世纪60年代以来，发展成了一个多品种、多功能、庞大而完整的体系。水性涂料具有以下许多优点[6]：
（1）、以水代替有机溶剂，不放出有毒气体，不易燃，生产安全。
（2）、施工方便。可刷涂、喷涂、浸涂及电泳涂装。可实现机械化及自动化。
（3）、电泳涂层的均匀性、附着性、耐腐蚀性等优于其他涂料。
（4）、电泳涂料的利用率高。
因此水性涂料是一种环境友好型涂料，是涂料工业发展的重要方向之一。 目前已知的用的比较多的绿色水性涂料有以下几种：水溶性环氧涂料、水溶性醇酸树脂涂料、水溶性聚酯树脂涂料、水溶性丙烯酸树脂涂料、水溶性聚二丁
酯二烯树脂涂料、水溶性酚醛树脂涂料、水溶性聚氨酯涂料、水溶性氨基树脂涂料[7]。
水性涂料也不是十全十美的，还存在许多缺点，例如：水的蒸发热高，干燥时间长；对于敏感的材料如木材等不易涂装或易有缺陷；不易保存以及耐水性和防腐蚀性差，易被微生物侵蚀，出现发霉现象等。所以水性涂料还有很大的改进空间。为了水性涂料的发展趋势就是针对这些水性涂料的缺陷进行改性。
水性涂料的几个主要发展趋势有[8]：
1、水性建筑涂料方面：水性建筑涂料乳液其一向大分子链引入硅系单体或氟系单体，进行有机硅改性，氟碳改性等来获得相应的高性能化、高功能乳液；其二是通过粒子设计控制粒子结构、粒子形态。
2、水性金属防腐涂料：利用梯度分层技术使表面能的含氟硅聚合物在涂膜表面富集。降低成本的同时，增强附着力、防腐蚀性。此外还可增强聚合物的交联度以提高涂膜致密度。
3、水性木器涂料中的常用丙烯酸木器涂料有固体含量高、干燥速度快、硬度高、成本低及耐性好的优点，但存在成膜性差、不耐溶剂级热黏冷脆等不足，可往双单体方向发展。
水性涂料的改性和发展应该是多样化及现代化的。水性涂料的生产工艺也应该从如加热系统、合成反应釜、备料装置、中间控制系统、树脂过滤装置、包装设备以及生产工艺流程等多方面进行发展与改进[9]。而现代化分析仪器是促进水性涂料发展一大前提，其中如气象色谱、裂解色谱、红外光谱、原子吸收光谱、X 射线衍射光谱、电子显微镜、热分析仪等的应用都能促进将为涂料更好的发展
[10]。
参考文献： [1] 周强，金祝年. 涂料化学. 化学工业出版社. 第1页
[2] 刘晓国. 实用涂料树脂合成应用. 江西科学出版社.22页
[3] 刘安华. 涂料技术导论. 化学工业出版社. 第2页
[4] 耿耀宗，赵风清. 现代水性涂料配方及工业. 化学工业出版社. 第1页
[5] 张玉龙，李世刚. 水性涂料配方精选. 化学工业出版社.12页
[6] 冯立明，牛玉超，张殿平. 涂料工业与设备. 化学工业出版社.178页
[7] 张洪涛，黄锦霞. 绿色涂料配方精选. 化学工业出版社.65页
[8] 耿耀宗. 环境友好涂料配方及制造工业. 中国石化出版社.4-8页
[9] 童国忠. 现代涂料仪器分析. 化学工业出版社. 第1页
[10]刘国志. 现代涂料工艺新技术. 中国轻工业出版社.390页
水性涂料的现状及发展
广州大学化学化工学院 11级精细化工 朱海
中文摘要：涂料是以高分子材料为主体，以有机溶剂、水或空气为分散介质的多物质混合物[1]。水性涂料又称水基涂料，是以水为分散介质，以树脂为分散相而制成的一种涂料体系，随着工业发展，环境问题严重。解决涂料对环境的污染问题的根本途径在于发展水性涂料、粉末涂料及UV 涂料[2]。 英文摘要：Coating is a polymer material as the main body, with organic solvent, water or air as multi material mixture dispersion medium. Waterborne coatings and water-based coating, in which water as the dispersion medium, using resin as a coating system of dispersed phase and made, along with the development of the industry, serious environmental problems. The basic way to solve the problem of environmental pollution paint lies in the development of waterborne coatings powder coatings and UV. 关键字：水性涂料 分类 组成 优缺点 制备方法 发展趋势 正文：涂料一般由不挥发分和挥发分两部分，基本组成为主要成膜物质、颜料和体质颜料、助剂和溶剂。涂料主要有三种作用分别为：保护作用、装饰作用和功能作用[3]。水性涂料分类方法较多，按树脂在水中的外观科分为水溶性涂料和谁分散性涂料两种。按用途科分为水性建筑涂料及水性工业涂料。水性建筑涂料包含平面外墙涂料、平面内墙涂料和水性建筑防水涂料。水性工业涂料可分为水性金属涂料、水性汽车涂料、水性木器涂料和其它工业涂料[4]。 水性涂料的制备方法可分为五种，分别为[5]：
（1）、中和成盐法：单体在溶剂中聚合，聚合物大分子链上引入一定量的强亲水基，然后用碱或酸中和成盐。再用水稀释成水性涂料。
（2）、Bunte 盐法：首先用硫代硫酸钠和溴代乙烷加热成硫代硫酸盐，即、Bunte 盐。然后用Bunte 盐与单体共聚成水溶性树脂。
（3）、离聚物法：离聚物即为含水量羧酸官能团的聚合物以金属离子或四级离子不同程度的中和得到的聚合物。
（4）、引入非离子基团法：向聚合物分子链引入某些非离子基团增加树脂的水溶性的水溶性树脂。
（5）、Zwitterion 中间体法：向聚合物分子链引入Zwitterion 中间体，也可以得到水溶性树脂。
水性涂料自20世纪60年代以来，发展成了一个多品种、多功能、庞大而完整的体系。水性涂料具有以下许多优点[6]：
（1）、以水代替有机溶剂，不放出有毒气体，不易燃，生产安全。
（2）、施工方便。可刷涂、喷涂、浸涂及电泳涂装。可实现机械化及自动化。
（3）、电泳涂层的均匀性、附着性、耐腐蚀性等优于其他涂料。
（4）、电泳涂料的利用率高。
因此水性涂料是一种环境友好型涂料，是涂料工业发展的重要方向之一。 目前已知的用的比较多的绿色水性涂料有以下几种：水溶性环氧涂料、水溶性醇酸树脂涂料、水溶性聚酯树脂涂料、水溶性丙烯酸树脂涂料、水溶性聚二丁
酯二烯树脂涂料、水溶性酚醛树脂涂料、水溶性聚氨酯涂料、水溶性氨基树脂涂料[7]。
水性涂料也不是十全十美的，还存在许多缺点，例如：水的蒸发热高，干燥时间长；对于敏感的材料如木材等不易涂装或易有缺陷；不易保存以及耐水性和防腐蚀性差，易被微生物侵蚀，出现发霉现象等。所以水性涂料还有很大的改进空间。为了水性涂料的发展趋势就是针对这些水性涂料的缺陷进行改性。
水性涂料的几个主要发展趋势有[8]：
1、水性建筑涂料方面：水性建筑涂料乳液其一向大分子链引入硅系单体或氟系单体，进行有机硅改性，氟碳改性等来获得相应的高性能化、高功能乳液；其二是通过粒子设计控制粒子结构、粒子形态。
2、水性金属防腐涂料：利用梯度分层技术使表面能的含氟硅聚合物在涂膜表面富集。降低成本的同时，增强附着力、防腐蚀性。此外还可增强聚合物的交联度以提高涂膜致密度。
3、水性木器涂料中的常用丙烯酸木器涂料有固体含量高、干燥速度快、硬度高、成本低及耐性好的优点，但存在成膜性差、不耐溶剂级热黏冷脆等不足，可往双单体方向发展。
水性涂料的改性和发展应该是多样化及现代化的。水性涂料的生产工艺也应该从如加热系统、合成反应釜、备料装置、中间控制系统、树脂过滤装置、包装设备以及生产工艺流程等多方面进行发展与改进[9]。而现代化分析仪器是促进水性涂料发展一大前提，其中如气象色谱、裂解色谱、红外光谱、原子吸收光谱、X 射线衍射光谱、电子显微镜、热分析仪等的应用都能促进将为涂料更好的发展
[10]。
参考文献： [1] 周强，金祝年. 涂料化学. 化学工业出版社. 第1页
[2] 刘晓国. 实用涂料树脂合成应用. 江西科学出版社.22页
[3] 刘安华. 涂料技术导论. 化学工业出版社. 第2页
[4] 耿耀宗，赵风清. 现代水性涂料配方及工业. 化学工业出版社. 第1页
[5] 张玉龙，李世刚. 水性涂料配方精选. 化学工业出版社.12页
[6] 冯立明，牛玉超，张殿平. 涂料工业与设备. 化学工业出版社.178页
[7] 张洪涛，黄锦霞. 绿色涂料配方精选. 化学工业出版社.65页
[8] 耿耀宗. 环境友好涂料配方及制造工业. 中国石化出版社.4-8页
[9] 童国忠. 现代涂料仪器分析. 化学工业出版社. 第1页
[10]刘国志. 现代涂料工艺新技术. 中国轻工业出版社.390页