水性涂料的可行性报告

水性涂料的可行性报告水性涂料在近几年以来，一直是涂料界的热门话题。很多关于各类水性涂料的应用的文章频频出现在各专业刊物及网站上，但由于本身的局限性及脱离市场的调研，在很大程度上误导了涂料从业人员及投资者的判断。有鉴于此，本人受几个业内人士所请，根据十几年来在技术开发及市场调研过程中的所积累的一些浅见，愿与各位有志于水性涂料发展的同行及投资者共同探讨！首先，必须澄清几个问题：1。水性涂料不是溶剂型涂料的替代品。很多同行特别是涂料开发者都认为水性涂料是溶剂型涂料的替代品，而实际上水性涂料是因为某些领域的特别需要才被开发出来的，它适用于溶剂型涂料所不能涂装的表面。但随着水性涂料的技术发展，它因为绿色环保的特性而代替了部分溶剂型涂料的应用，所以造成了水性涂料是溶剂型涂料替代品的误解。2。水性涂料不是高价低品质的代名词。不可否认的是，水性涂料在某些高端应用中，其价格相对于早已普及的溶剂型涂料来说，还是偏高的。而且在同类的产品应用领域，水性涂料的某些性能指标确实是还有一定的差距。但在最近几年，随着国外一些先进的技术专利的公开和国内的一些研究成果的产业化，水性涂料的价格在不断地下降的同时，技术工艺不断成熟，性能不断提升。3。水性涂料不是应用层面很窄的产品。从1950年开始有水性涂料算起，早期很多应用是在建筑方面即乳胶漆的民用市场，但随着工业化的普及，水性涂料真正被广泛应用到了各个领域。在现代工业中，水性涂料已经成为不可或缺的配套产品。其次，制约水性涂料发展的主要技术问题：1。水稀释涂料选择中和所用的胺是最重要的技术配方问题。胺相对于水性涂料的其他材料来说是比较昂贵的，而且会增加VOC的排放。2。水性涂料中的黏度变化问题。因为用水作为稀释剂，其黏度的变化与溶剂型涂料相比是大不相同的。如何在黏度与固含量取得平衡是配方中比较重要的问题。3。需厚涂的烘烤型水性涂料的“爆泡”问题。在水稀释涂料烘烤时产生的“爆泡”比溶剂型涂料概率更高，也更难控制。当然，在涂料发展的大趋势下，水性涂料的技术研究在近几年取得了长足的进步，很多以前所制约水性涂料发展的问题得到了很好的解决。在很多领域，水性涂料所占的比例正呈逐渐上升的趋势。一：低端市场水性涂料的低端市场以水性醇酸、水性丙烯酸等为主要体系，产品广泛用于木器、塑料、纸张、水泥及部分金属的表面涂装。相对于溶剂型的同类产品，其环保及不可燃性是最有特点的。二：中端市场水性涂料的中端市场以水性聚酯/氨基、水性聚氨酯、水性环氧/胺等为主要体系，产品主要应用于金属表面，也可用于玻璃、陶瓷及其他高分子材料。此类市场是比较有前景的，在赋予足够性能的同时，价格也不是很昂贵，对推动整个水性涂料发展的意义是很重要的。三：高端市场水性涂料的高端市场以水性硅烷基、水性氟烷基（如氟碳、氟硅等）、水性硅酸盐纳米涂料等为主要体系，产品可以应用于很多高要求的表面涂装。这些产品代表着水性涂料发展的最高水平，能够赋予产品最高的涂装要求。相信随着技术的成熟和成本的不断下降，这类市场反而是发展最为迅速的。就拿水性硅酸盐纳米涂料来说，它以纳米无机化合物为主要成分，在基材表面上通过常温或低温加热方式固化，形成和陶瓷、玻璃、搪瓷等相类似的涂膜。由于其纳米结构，赋予了漆膜以下的性能：1。拨水性。和水的接触角60---100度，不粘，耐人工污染（乱涂乱画乱贴等）2。高硬度。达6---9H，热硬度没有变化3。不燃，超耐候（一般大于20年），抗UV性、耐老化4。优异的耐高温性。600---1200摄氏度5。电绝缘性。可用于绝缘材料6。耐酸碱性。可用于防腐材料7。抗菌性。8。特有远红外功能因为这些性能，它可以广泛用于耐高温、防腐蚀、要求不粘性、高硬度、高耐磨等场合，这样其应用市场就大大的拓宽了。由上面的分析可以看出，一间成功的水性涂料企业应该避开低端市场，直接将中端市场做为主要的拓展方向，而以中端市场为基础，积极开发高端市场，那才是几年后兵家必争之地！当然，目前水性涂料的发展还面临着很多挑战。比如技术人才的匮乏、市场的接受程度、新技术新材料的应用等等。但对于一个新兴的市场，我们需要的不是等待，而是着力去求索，让后来者踏着我们的肩膀走向水性涂料的发展道路，屹立于世界涂料之林！水性涂料的发展概况及其应用摘要:水性涂料具有经济、节能、环保和安全的特点，符合时代发展的要求。它的开发和推广将是21世纪涂料的主要方向。本文分别从概念、分类、进展、应用、发展趋势几方面对水性涂料进行了说明和总结,同时指出了水性涂料存在的问题，并对我国的水性涂料前景进行了展望。关键词：水性涂料溶剂涂料环保树脂一．引言涂料中释放出来的有机挥发物（volatileorganiccompound,即VOC),尤其芳烃类、甲醛等对人体健康有严重影响。据统计涂料加工和生产释放出来的VOC量占其排放总量的20%~25%,仅次于汽车尾气的排放而位居VOC污染量第二位[1]。随着环保意识的增强，控制VOC的排放越来越受到人们的重视，许多国家都制定了相应的控制标准[2]。由于VOC的严格控制，使涂料的研制和发展方向愈加明确，即寻求VOC不断降低，直至为零的绿色涂料。绿色涂料是指对生态环境不造成危害，对人类健康不产生负面影响的涂料，也称为“环境友好涂料”。绿色涂料的发展方向有涂料水性化、高固体分化和粉末化。与其他两种涂料相比，水性涂料最突出的优点是分散介质水无毒无害、不污染环境,同时它还具备价廉、不易粉化、干燥快、施工方便等优点[3]，所以现在成为“绿色涂料”的主要发展方向。二．水性涂料简介凡是用水作溶剂或者作分散介质的涂料，都可称为水性涂料，又称水基涂料。水性涂料的组成为水性树脂、颜填料助剂、中和剂、水等。水性涂料与溶剂型涂料的组成大体相同，但水性涂料需用的助剂更多，配方更复杂。由于水作为分散剂或溶剂，水性涂料存在如下优点：（1）节约资源，消除了施工时的火灾危险性，降低了对环境的污染。（2）在温表面和潮湿环境中可直接涂覆施工。（3）电泳涂装使涂膜均匀、平整、展开性好，具有很好的防护性能。（4）涂装工具可用水清洗，能大大减少清洗溶剂的消耗。水性涂料也存在如下的缺点：（1）水的蒸发潜热高，需提高烘烤温度或延长干燥时间。（2）水的表面张力高，对基材的附着力较差，且易引起涂膜的缺陷，如起泡、针孔等[4]（3）含酯键的树脂易分解，影响涂料的贮存和使用性能。（4）对颜填料的润湿和分散性较差，易产生浮色和分层等现象。（5）易被微生物侵蚀，出现发霉等现象。三．水性涂料的分类[5]水性涂料的特征是以水作为分散介质，树脂作为分散相（一般以颗粒状存在），水为连续相。一般根据树脂形态将水性涂料分为:（1)水溶性型(WaterSolubleCoating);(2)水乳胶型(WaterEmulsionCoating);(3)水溶胶型(AqueousPowderSuspension);(4)粉末水浆型(Powder-waterSyrupCoating)。这4种水性树脂，粒子大小不同，生产工艺不同，因而在涂膜质量、施工性能等方面有明显差别。四．水性涂料工业的进展1.水性涂料工业的现状水性涂料从开始出现起就得到了长足的发展。基于其对环境的相容性和保护性,并具有节省资源、节约能源的优点,水性涂料产品很快就被市场所接受,并逐渐发展扩大[6,7,8]。目前,世界各国环保型“绿色”涂料的开发及应用呈强劲上升趋势。美国是涂料生产大国,年产量占世界涂料总年产量的25%。美国1994年的环保型“绿色”水性涂料占涂料总产量的比例为51%,1999年提高到了的61．1%[9],2002年提高到73%,而同期欧洲“绿色”涂料比例由1992年的51%提高到2002年的74%左右,亚太地区则由1992年的18%提高到2002年的32%[10]。在工业发达国家,建筑涂料为消费比例最大的一类涂料,约占涂料总产量的50%左右,其中水性乳胶漆占整个建筑涂料量的70%~80%。汽车涂料是工业涂料中用量最大的品种,一般占涂料总产量的15%~20%,主要采用的是各种改性的环氧树脂、醇酸树脂以及一些优质的水溶性树脂。目前世界汽车生产中有92%使用水性电泳漆,欧洲汽车行业中有70%的中间涂层漆实现了水性化[11]。我国是有机溶剂消费大户,现有溶剂型涂料占总产量的75%以上,远远高于欧美国家溶剂型涂料占总产量25%~30%的水平。虽然我国从60年代开始研究水性涂料,进入90年代后,水性涂料得到了长足的发展,但以乳胶漆、电沉积漆为主的水性涂料所占比例仍低于20%[12]。在这不足20%的水性涂料中,绝大多数是建筑涂料和汽车电泳漆,而用于金属防护的水性涂料少之又少。因此开发研究金属防护用水性涂料,大力发展环保型涂料,逐渐缩小我国与国际涂料发展潮流的差距,加快涂料工业的“绿色”化进程迫在眉睫[2,6,12]。2.常见的水性涂料工业及其进展2.1水性聚氨脂涂料工业[13,14,15]水性聚氨脂涂料包括水溶性型、水乳化型、水分散型。按分子结构可分为线型和交联型，都存在单组分与双组分两种体系。水性聚氨脂涂料除具备溶剂型聚氨脂涂料的优良性能外，还具有难燃、无毒无污染、易贮运、使用方便等优点．目前，水性聚氨脂涂料的发展主要还受到原材料、固化剂、封闭剂、交联剂等的限制．因此，研制相应的原材料和助剂也是发展水性聚氨脂涂料的关键．2.2水性环氧树脂涂料工业[16]水性环氧树脂涂料是由双组份组成：一组份为疏水性环氧树脂分散体（乳液）；另一组份为亲水性的胺类固化剂，其中的关键在于疏水性环氧树脂的乳化．美国一家公司生产一种KNT501水性环氧-聚酯涂料．该涂料施工方法简单，可在流水线上作业，特别适合于大槽浸涂．槽液无结皮现象、漆膜平整光滑、丰满度高、具耐盐雾性，可防护涂饰件的内腔腐蚀．水性环氧树脂涂料可广泛地用作高性能涂料、设备底漆、工业厂房地板漆、运输工具底漆、汽车维修底漆、工业维修面漆等。五．水性涂料的应用水性涂料的应用范围涉及国民经济建设的各个领域，下面对几种主要水性涂料的应用作一简单介绍。1．水性建筑涂料[17]目前普遍使用的建筑外墙涂料以苯丙乳液为主。还有丙烯酸改性环氧、丙烯酸硅溶胶复合涂料，硅酸盐溶胶无机涂料。日本大量使用丙烯酸系弹性涂料，由橡胶状弹性丙烯酸乳液配剂，涂膜延伸率300%~700%，通常采用丙烯酸聚氨酷涂料作罩面层。法国生产一种丙烯酸外墙抗裂紫外光固化弹性涂料，其伸长率在低温一40℃仍达到300%，也适用于旧墙维修，20年不裂开。在建筑防水涂料方面，现大力开发丙烯酸系和聚氨酷防水涂料。建筑内墙涂料以聚醋酸乙烯系乳胶漆为主。有机乳胶涂料耐候性不甚理想。为此，出现了有机无机复合涂料，试图用无机涂料改善乳胶漆的耐候性。日本采用了既能与有机粒子反应又能与无机聚合物交联的交联剂，使有机无机复合涂料取得了优异性能。多彩涂料在内墙装修中占有一定的地位。2．水性汽车涂料[18,19]汽车涂料是发展最快的涂料品种，用量仅次于建筑涂料。汽车涂料是性能要求最高的涂料品种。有三个重要指标:漆膜外观，耐火性和漆膜缺陷。国内汽车防锈底涂层绝大部分使用水性电泳漆。中间涂层利用水性漆，重点发展水性聚氨醋。水性面漆仍以溶剂为主。汽车闪光涂料具有光泽高，色彩艳丽和闪光效应等特点。闪光涂料的发展方向也是水性化。1985年BASF公司开发了“二涂二烘”的水性金属闪光涂料已用于大型车辆的涂装。1989年底，加拿大的卡车装配厂开始使用水性闪光涂料，已涂装了一百多万辆。美国、加拿大、日本、南韩其它国家水性汽车涂料树脂主要包括水性丙烯酸、水性聚醋、水性醇酸和水性环氧树脂，正大力发展水性聚氨酷。日本专刊报导了一种能耐寒、耐石击的接枝聚丙烯酸乳液用作汽车涂料。