1 引言

防腐蝕塗層是防止基材腐(fǔ)蝕的主要方法之一，目前各防腐蝕塗層多采用溶劑型防腐塗料，該塗(tú)料 很 大(dà)的缺點是含有大量的溶(róng)劑，污染環境、易燃(rán)，對人體和人類的(de)生存(cún)環境造(zào)成危(wēi)害。另外油漆中的溶劑大(dà)部分來自石油和煤炭，這些(xiē)資(zī)源均爲不(bú)可再生資源，人類過(guò)度開發終将造成資(zī)源的匮乏。這些資源的浪費和污染環境(jìng)與世界低碳經濟的發展要求(qiú)相背。從國内外(wài)塗料(liào)的發展趨勢，以(yǐ)及技術進(jìn)步的可能性分(fèn)析開發環保的防腐漆是塗(tú)料業發展不可逆(nì)轉的趨勢。本文(wén)詳述了環保型的水性漆分類(lèi)以及在工業塗裝領域的應用(yòng)研究。 

2 法規依據(jù)

1986年德國制定了《大氣(qì)淨化技術綱要TA-LUFT》。1988年日本制定了《碳化氫排出抑(yì)制指導方(fāng)針》。1990美國通過的CAAA《清潔(jié)空氣法(fǎ)修正案(àn)》要求采取嚴格措施(shī)。1992年UNEP國(guó)際議定書通過《大氣污染的防治VOC消減計劃》。1994年(nián)歐洲提出了《限制汽車塗裝過(guò)程中(zhōng)排放物溶劑控制指令》。2005年美國啓用(yòng)更爲嚴格的VOC法規(guī)，工業維護塗料的(de)VOC含量限制在350g/L，其中底漆和中塗的VOC含(hán)量限制在250g/L。我國(guó)政府也越來越重視(shì)塗料中VOC的問題，國家質檢總局2001年12月10日發布了《10項室内(nèi)裝飾裝修材料中要害物質(zhì)限量的強制性标準》。2005年國(guó)家環境保護總局頒布了(le)HJ/T201―2005《環(huán)境标(biāo)志(zhì)産品技術要求―水(shuǐ)性(xìng)塗(tú)料》明确規定了水(shuǐ)性(xìng)工業漆産品的VOC含量小于250g/L。2010年6月1日發布的強制性國家标準(zhǔn)GB24409-2009《汽(qì)車塗料(liào)中有害物質限量》對(duì)汽(qì)車塗料中VOC含量進行了限制。

3 水性漆的大緻分類和特點

按成膜樹脂分目前較成熟的水性漆可分爲單組份水性丙烯酸類、水性醇酸類、水性環氧酯類、水性氨基類、雙組份水性(xìng)環氧類、和雙組份(fèn)水性聚氨(ān)酯類等。  

水性丙烯酸樹脂（乳液）

1）水性丙烯酸類是水性漆中使用量 很 大應用面 很 廣(guǎng)的(de)一類水性漆。該類産品以水性丙烯酸樹脂（乳液）爲成膜基料，附以其他成分可以制備出非常豐富的水性丙烯酸塗(tú)料。由于水性丙烯酸樹脂(zhī)（乳液）采用不同的軟硬單體，制備出不同硬度甚至彈性的乳液；采(cǎi)用特(tè)殊的功能單體，可以制備在多種底材上(shàng)具有優異附(fù)着力或優異耐腐蝕性的乳液，等等。因(yīn)而可以制(zhì)成不(bú)同性能要求的水性漆。如側重(zhòng)于耐(nài)腐蝕性的水性防鏽型丙烯酸漆(qī)，側(cè)重于耐光老化(huà)和高裝飾(shì)性的水性丙烯酸面(miàn)漆。水性丙烯酸類塗料具有助(zhù)溶劑含量少(shǎo)、漆(qī)膜幹燥速度快(kuài)、施工效率高、色彩豐富、漆膜豐滿等諸多優點。但也存在一些不足之處，比如環境溫度(dù)和濕度的變化對漆(qī)膜幹燥和性能影(yǐng)響較大，對底材處理要求(qiú)比(bǐ)較嚴格，輕微的底材鏽蝕或雜質即可能造成大面積的閃鏽(xiù)發生。

醇酸樹(shù)脂

2）傳統的醇酸樹脂漆在油漆的使用中(zhōng)占有相當大的比例，将(jiāng)醇酸(suān)樹脂水性化，在技術上可行，從可持續發展角度也非常(cháng)必要，因(yīn)爲生産水性(xìng)醇酸(suān)樹脂所需的原材料基本不(bú)依賴于(yú)石油産品。水性醇(chún)酸樹(shù)脂幹燥速度較慢(màn)，同時其塗膜(mó)早期硬度、耐水性和耐溶(róng)劑性也較差，另外，由于水性醇酸樹脂在油類(lèi)選擇和油(yóu)度确定(dìng)上還沒有(yǒu)像溶劑型醇酸樹脂那麽豐富，因此，高裝(zhuāng)飾性、高豐滿度、色彩(cǎi)豔麗的水性醇酸漆，還有待深(shēn)入開(kāi)發。爲進一步提高水溶性(xìng)醇酸樹脂的性能，需要對其(qí)進行各種改性。常(cháng)用的改性方法(fǎ)有有機矽(xī)改性(xìng)和丙烯酸改性。通過改性後可以獲得良好的保色性、保光性、耐候性、耐久性(xìng)、耐腐蝕性、快幹(gàn)性及高硬度等，克服了常規水性醇酸樹脂塗(tú)料貯存穩(wěn)定性差，幹燥速度慢(màn)，早期硬度、耐水(shuǐ)性和耐(nài)溶劑性較差等弊病。  

烤漆烘幹機

3 ） 水性烘幹漆通常以含羟(qiǎng)基的水性(xìng)聚酯樹脂或水性丙烯酸樹脂(zhī)與水(shuǐ)性(xìng)氨基樹脂或(huò)水性封閉型多異氰(qíng)酸酯爲交(jiāo)聯(lián)劑在高溫下反應固化成膜的一類塗料。該類(lèi)塗料具有附着力好、耐水性、硬度高(gāo)、韌性好(hǎo)、光澤高、外觀效果好(hǎo)、生産效率高等諸多(duō)優點，是汽車工業或流水塗裝(zhuāng)作業的理想水性漆産品。但(dàn)是爲了滿足(zú)烘幹塗裝(zhuāng)效果，水性(xìng)烘幹漆中還是(shì)要加入一定(dìng)量的(de)助溶劑，會對VOC的控(kòng)制有影響。

水性環氧塗料

4）水性環(huán)氧塗(tú)料以水性環氧乳(rǔ)液、防鏽顔料、功能填料(liào)、水性助劑配以水性環氧固化劑組成。水性環氧樹脂以相反轉乳(rǔ)化法制備的水性環氧乳液在穩定性和耐(nài)腐蝕性方(fāng)面較佳，分子中含有極性的羟基、醚(mí)鍵等，對(duì)多種底(dǐ)材(cái)形成較強的吸引(yǐn)力。而(ér)且環氧樹脂分子中沒(méi)有不飽(bǎo)和(hé)鍵(jiàn)，漆膜固化時(shí)收縮力(lì)小，僅爲2%左右，分子中的醚鍵使(shǐ)分子鏈柔軟便于旋轉，可以消除冷熱變化造成(chéng)的(de)内應力，這樣可以(yǐ)保證整個配套(tào)漆膜在受到外界環境破壞時，整個漆(qī)膜的良好配套性。

雙組份水性聚氨(ān)酯塗料

5 ） 雙組份水(shuǐ)性聚氨酯塗料一般使用含大量羟基的水分散型多元醇制漆，配以脂肪族異氰酸酯固化劑(jì)固化成膜，因樹脂中酯(zhǐ)鍵和脲(niào)鍵的存在，漆膜的(de)柔韌性、機械強度、耐磨性等十分優異。高聚物分子之間可(kě)形成(chéng)非環(huán)和(hé)環形氫鍵，在外力作用下，氫鍵可分離而吸(xī)收外(wài)來的(de)能量。當外力去除後(hòu)可重新形成氫(qīng)鍵，如(rú)此的氫鍵裂開又形成的可重(zhòng)複性使漆膜具有高度的可修複性和耐光老化性。

水性漆應用的特點和注意事項

我們在(zài)生産(chǎn)、使用等各個環節應該正确把(bǎ)握水性漆的特點，發揮其長處避免(miǎn)其缺(quē)點，無論在生(shēng)産(chǎn)還是使用，水性漆除了環保(bǎo)，還有易清潔、現場(chǎng)環境好清(qīng)理、火災隐患(huàn)低等優點。 很 大的問題是(shì)如何保證良好的施工(gōng)質量和漆膜性能。

由于水的特性較有機溶劑(jì)有較大的差别，熟知這些(xiē)差異非常(cháng)重要(yào)。水的表面張力比有機溶劑大的多，但是可以通過加入助劑的方法降低表面張力，對底材潤濕、表面(miàn)流平方面略遜于溶劑性油(yóu)漆，但應(yīng)用基本影響不大。

水的汽化溫度高，會導緻塗料噴塗時不易揮發、霧化時不易蒸發、蒸發時受環(huán)境濕度影響大。溶劑的揮發受溫度(dù)影響大，但可以采用不同(tóng)沸點的溶(róng)劑進行調整；水的蒸發受濕度影響(xiǎng)大，隻能通過環境濕度調整。

大多數水性漆爲非牛頓流體，在施工粘度(dù)上有别于溶劑性油漆，可以通過試驗确定(dìng)在原漆中的加水比例(lì)，因爲加水量和粘度變(biàn)化并非(fēi)呈線性關系。

水性漆的應用需特别控制氣泡的産(chǎn)生。水性塗料采用與溶劑(jì)型塗料相同的烘烤(kǎo)工藝，易導緻漆膜中水分(fèn)的殘(cán)留從容産生氣泡，因此在水性塗料中導入預熱工藝，從而防止烘烤時出現(xiàn)氣泡、控制因體積收縮造成的流挂以及表面流平。

4.水(shuǐ)性漆的市場應用分析

水性(xìng)漆的研究方向和應用領域主要集中在四個(gè)大的領域：鋼結構行業、汽車零部件和機械設備、汽車(chē)塗裝、軌道交通塗裝等。

鋼結構行業用水性漆品種以水性丙烯酸、水性醇酸、水性環氧酯、水性(xìng)無機富鋅、水性環氧(yǎng)類爲主，其中水性(xìng)丙烯酸、水性(xìng)醇酸(suān)、水性環氧酯以防鏽爲主，水性無機富鋅、水性環氧漆(qī)可(kě)以達到(dào)中(zhōng)度耐(nài)腐蝕的要求，從産品性能和應用結果來看，總體效果(guǒ)不錯，性能有(yǒu)保障。但是也暴露出一些問題，由于施工(gōng)環境差、溫濕度難控(kòng)制、室外作業和底材處理不到位等原(yuán)因，漆膜易出現閃鏽、開裂、幹燥慢(màn)、防鏽(xiù)性變差等(děng)問題。

基于環保、降低(dī)工人危害、降低火災隐患的要求，汽(qì)車零部件（車橋、傳動軸(zhóu)等）、機械設(shè)備等的塗裝越來(lái)越多(duō)的由溶劑型油漆更換成水性漆。應用的品種以水性丙烯酸漆、水性醇酸漆、水性環氧酯漆(qī)爲主，根據不同(tóng)的施工條件選用不(bú)同的産品。該類漆可以滿足汽車零部件(jiàn)對油漆性能的要求(qiú)，某些産品的性能(néng)甚至超過了溶劑(jì)型(xíng)同類産品。但同樣在施(shī)工環境方面需要改進，以(yǐ)适應水性漆的特點。

汽車是油漆塗(tú)料行業的用漆大戶，用量僅次于建築塗料，汽車漆也是性能要求 很 高，塗裝技術要求 很 高的品種。水性汽車(chē)漆的應(yīng)用時間較短，經過了十多(duō)年的發展，其塗膜性能與(yǔ)溶劑型塗料相比不(bú)相上(shàng)下，但受設備投資大、作業環境要求嚴格等制約，推廣和普及還需時日(rì)。目前比較成熟的水性汽車漆(qī)配套體系爲陰極電泳漆+水性(xìng)中(zhōng)塗漆 + 水性底色漆(qī)，罩光清漆還采(cǎi)用溶劑型産品。其中水性中塗漆爲(wèi)水性聚酯氨基類産品，水性底(dǐ)色漆以(yǐ)水性丙烯酸氨基類産品爲主。

軌道交通車輛用塗料的發展也趨于水性化(huà)，歐美發達國家已經逐步将水性漆在軌道(dào)車輛上開始應用，阿爾斯通公司、西門子公司、龐巴迪公(gōng)司都有水性漆項目(mù)在應用。國内尚處(chù)于起(qǐ)步階段。軌道車輛(liàng)用水(shuǐ)性漆(qī)基本采用自幹或低溫烘(hōng)幹雙組份(fèn)體系，塗層結構(gòu)爲水性環(huán)氧底漆 +水性聚氨酯中塗 + 水性丙烯酸聚(jù)氨酯面漆。水性環氧底漆具有附着力好、耐(nài)腐蝕性優、配套性(xìng)好的(de)特點；水性聚氨酯中塗具有封閉膩子層缺陷、提高被塗(tú)物表(biǎo)面平(píng)整度、易打磨的優點，同時與底、面層的配套性良好；水性丙烯酸聚(jù)氨酯面漆具有耐老(lǎo)化、光澤高、耐污染的特(tè)點，兼具保護(hù)性和裝飾性于一體(tǐ)。

5.結語

我國塗(tú)料行業的發展正處于重要的戰(zhàn)略機(jī)遇期(qī)，在政策導向(xiàng)和環保法規的要求下，大力發展和應用環境友好型(xíng)的水性塗料對中國塗料企(qǐ)業和應用企業責(zé)無旁貸(dài)，爲改善(shàn)我們的生(shēng)存環境做出努(nǔ)力，發展的同時創造(zào)的是綠色 GDP。從技術角度講我們與國(guó)外塗料巨頭在這一領域的(de)差距并不大，我們也應該以(yǐ)此爲契機體現(xiàn)民族工業的創(chuàng)造力和創新能力。對(duì)于水性漆的使用者也應該加大設備改造的投入力度，改善施工環境，爲水性漆的良好(hǎo)應用創造條件。