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水性涂料的优缺点是什么?

发布时间:2020-05-13
       涂料是由高分子物质和配料组成的混合物, 并能涂覆在基材表面形成牢固附着的连续涂膜的新型高分子材料。1867年美国第一个涂料专利的出现标志着涂料科学与技术的开始。涂料中的挥发性有机物(VOC)以气态分子的形式在其生产、施工、干燥、固化成膜过程中散发至空气中,不仅造成了环境污染,而且对人体健康也构成了威胁。世界各国为了保护环境,也为了保护地球上人类的健康,制定了相关环保的法律法规限制涂料中 VOC 的含量及排放。

 
       2001 年,我国针对挥发性有机化合物、甲苯和二甲苯总和、可溶性镉等 10 种室内装饰装修材料有害物质,制定了强制性的安全标准以及排放限量。近年来,我国又进一步完善了有关环保的法律法规,建立了较为完善的“中国涂料低污染化发展安全国家体系标准”,其中包括涂料中有害物质的测试方法标准(如VOC差值测定法、VOC气相色谱测定法和乳胶漆中VOC的测定方法等)和涂料中有害物质限量产品标准(如溶剂型木器涂料中有害物质的限量和内外墙涂料中有害物质限量等)。VOC的重要来源之一就是涂料的主要组成物质—分散介质和成膜物,鉴于有机溶剂型涂料的这种缺点,水性树脂生产技术的进步和发展刻不容缓,同时水性涂料逐步替代有机溶剂型涂料的前景一片光明。凡是用水作为溶剂或分散介质的涂料,都可称为水性涂料。水性涂料包括水溶性涂料、水稀释性涂料、水分散性涂料(乳胶涂料)。水溶性涂料是以水溶性树脂为成膜物,以聚乙烯醇及其改性物为代表,除此之外,还有水溶性醇酸树脂、水溶性环氧树脂及无机高分子水性树脂等。

 
就目前来看,水性涂料有着明显巨大的优势:


1.水性涂料从原料来源到生产及使用的全生命周期,均有利于环境的健康发展。它不仅在生产过程中将易挥发的有机溶剂替代,而且使用时涂装工具可用水清洗,也减少了清洗溶剂的消耗。有机溶剂的生产需要消耗化石原料,在资源紧缺的现阶段是对资源的一大挑战,水性涂料的出现解决了这一问题。同时,溶剂的削减,大大减少了生产及使用过程中 VOC 的排放,为改善周边大气环境作出了积极的贡献。
 
2.水性涂料有着较高的安全性。以溶剂中最常见的甲苯和二甲苯为例:甲苯的闪点为 4 ℃,蒸气能与空气形成爆炸性混合物,爆炸极限1.2%-7.0%(体积);二甲苯闪点为29 ℃,蒸气能与空气形成爆炸性混合物,爆炸极限1%-7%(体积)。两者均为易燃物质。因此,溶剂型涂料的易燃易爆原料在贮存和使用的过程中,具有发生火灾爆炸事故的风险。而水性涂料的生产和使用,减少了对易燃易爆原材料的需求,极大地降低了风险。
 
3.有效降低涂料生产成本。随着人们对资源能源的需求日益增大,在世界范围内出现资源能源短缺的问题,导致石油乃至下游产品价格持续上涨,作为下游产品的有机溶剂也不例外。在资源价格的压力下,以水作为稀释剂的价格优势逐渐显现。另一方面,传统的溶剂型涂料涂装过程中产生大量的有机废气,为了达到排放要求,企业需要配置尾气处理设施及相关的配套设施,并负担日常运行及维护费用。水性涂料的有机废气排放很少,为企业减轻了负担。
 
4.水性涂料由于透气性比较好,基层内部的水蒸气可以向外扩散,不容易起泡,因此在对基层的要求上,水性涂料施工的基层含水率应小于10%,溶剂型涂料施工的基层含水率应小于8%。水性涂料对材质表面适应性好,涂层附着力强,在潮湿环境中可直接涂覆施工。通常,溶剂型涂料的涂着固体质量分数高达60%-70%,而水性涂料的涂着固体质量分数仅为20% -30%,由此可见,水性涂料的平滑性相对较好。


 
       以上为新型水性涂料的主要优势,但是其也凸显出一部分缺点。首先,因水的表面张力大,难以浸润底材,易产生缩孔,水性涂料在施工过程中对材质表面清洁度要求也较高。其次,喷涂水性涂料对喷漆室的湿度也有一定的要求,水性涂料在环境相对湿度85%以上时表干缓慢,水溶剂在较饱和湿度环境下无法正常挥发,当相对湿度过高(≥90%)时,在被涂物上的涂膜会流淌下来。因此需要喷漆室有良好的空气循环,保持适当的湿度。总之,以水作为稀释剂的水性涂料较溶剂型涂料VOC含量大幅降低,对环境友好,对施工者、使用者的健康无害,在国内已有不少水性涂料企业的成功案例。今后,大力开展基础性研究,降低水性涂料的施工难度、改善使用性能,是水性涂料拓展应用领域、大规模普及应用的当务之急。同时,加强对政策指引、推广技术、转变思想观念、消除公众对水性涂料的偏见及顾虑等相关工作的重视,也将对水性涂料的应用发展起到推动作用。总之,在发展涂料工业“三原则”(无污染、省资源、节能)和“4E原则”(经济、效率、生态、能源)的指导下,水性涂料将有更好、更快的发展。
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