环保型水性涂料的研究现状及发展趋势--中国期刊网

字体：大中小

首页> 原创作品> 正文

环保型水性涂料的研究现状及发展趋势

发表时间：2021/5/6 来源：《中国科技信息》2021年6月作者：马令发

[导读] 近年来，经济快速发展，社会不断进步，人们的环保意识越来越高，概述了传统的溶剂型涂料与环保型水性涂料在使用要求、基本性能、功能等方面的差异，重点对近年来水性无机富锌涂料、水性环氧涂料、水性丙烯酸涂料、水性聚氨酯涂料的主要成份、特点及最新研究进展进行分析，并介绍了4类涂料的优、缺点及其应用前景；阐述了环保型水性涂料在汽车、铁路车辆、集装箱及重防腐中的应用现状及进展；对当前环保型水性涂料的研究做出了展望

河北保定身份证号码：131081xxxxxxxx2937，马令发 072550

摘要：近年来，经济快速发展，社会不断进步，人们的环保意识越来越高，概述了传统的溶剂型涂料与环保型水性涂料在使用要求、基本性能、功能等方面的差异，重点对近年来水性无机富锌涂料、水性环氧涂料、水性丙烯酸涂料、水性聚氨酯涂料的主要成份、特点及最新研究进展进行分析，并介绍了4类涂料的优、缺点及其应用前景；阐述了环保型水性涂料在汽车、铁路车辆、集装箱及重防腐中的应用现状及进展；对当前环保型水性涂料的研究做出了展望。
关键词：环保型；水性涂料；研究现状；发展趋势
        引言
        在社会经济发展中，由于环保意识淡薄，导致环境污染问题日益严重，不仅限制了经济的可持续发展，也给人们的健康造成了一定的威胁。涂装工作中通常会使用溶剂型涂料，其中的有机溶剂VOC具有一定的挥发性，这也是造成环境污染的主要原因。首先，挥发性有机化合物会与大气层中的物质产生化学反应，比如，汽车尾气排放物、氨、硫氧化物和氮氧化物等，出现粒径在2.5μm以下的可吸入颗粒物。其次，光化学烟雾、酸雨等也是由于VOC造成的。此外，空气中的氮氧化物会与挥发性有机化学物产生化学反应，促进臭氧的形成，给人类健康造成严重威胁，诱发各种疾病。水性漆环保涂料的应用，能够有效降低VOC的排放，避免各种有害物质的产生，达到保护环境的目的，同时也避免了对人体造成的损害。
        1水性环保涂料概述
        可以看到，如今我国水性中涂漆类型主要分为以下几种，即封闭型异氰聚氨酸酯型树脂漆和水性聚酯氨基树脂漆，且水性中涂漆自身也具有施工固体分高等特点，实际的烘烤温度则需要保持在140℃-160℃之间，湿度则需要保持在20℃-30℃左右。从另一个方面来看，漆膜性能是可以和传统溶剂型中涂漆相比较的，但该涂料的抗石击性能会比溶剂型涂料的优势更明显一些，而现有的水性底色漆也可以划分为两种类型，即水性聚氨酯漆和丙烯酸氨基漆，但因为水无法像溶液那样蒸发，所以水性底色漆铝粉则成为了控制水性底色漆的关键，即还是需要经过特殊的流变处理，这样才能保证金属闪光铝片能保持在最佳状态。目前的水性金属底色漆性能已经明显高于普通的溶剂型底色漆，且闪光效果也非常理想，甚至还能直接与水性清漆、粉末清漆等进行配套使用。
        2环保型水性涂料的研究现状
        水性无机富锌涂料由3部分组成：基料、颜填料、助剂。基料，硅酸盐系列的使用较为普遍，这是由于硅酸盐具备环境污染小、成膜能力高、原材料易得、粘结强度大等优点，其中硅酸锂（Li4SiO4）是最常用的基料之一。颜填料又以片状结构锌粉使用较多，因为片状结构的锌粉具有极好的屏蔽效果，可以改善涂层的韧性和耐腐蚀性，并具有优良的施工性和优异的遮盖力[13]。助剂主要是提高成膜性能和施工性能，如增稠剂等。水性无机富锌涂料在安全环保、耐高温、耐化学品及长效防腐方面具有巨大的优势，但是其机械性能差、易开裂脱落、对基材要求高等缺点也十分显著。为了解决水性无机富锌涂料在应用过程中锌粉沉降、机械性能及附着力差等问题，其改性方法主要分为以水性丙烯酸树脂为主的有机聚合物改性和以碳材料、硅材料为主的无机材料改性。
        3环保型水性涂料的发展趋势
        3.1防水型水性聚氨酯涂料
        由于水性聚氨酯含有亲水性软段，这使得其在具备较好亲水性的同时也较容易被水分破坏，从而降低其防水性能。

期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆

目前对水性聚氨酯防水性能改性方面，一是利用十二烷基二芳基重氮甲烷改性水性聚氨酯涂料，从而增大涂料接触角，降低涂料亲水性来提高防水性；二是利用末端含有丙烯酸基团聚乙二醇大分子对水性聚氨酯进行改性，改性后的涂料具有较好耐水性和透气性；三是制备环氧乙烷-环氧丙烷共聚物，然后将其与聚四亚甲基醚乙二醇混合制备水性聚氨酯涂料，该种涂料粒径小，防水性能优异。另外，经过进一步改良的新型环保型十八胺氧化石墨烯改性水性聚氨酯丙烯酸乳液，不仅表面光滑，而且在防水性和机械性能方面也很优异，在实际应用中有很大优势和前景。
        3.2汽车水性涂料的环保应用
        汽车水性涂料是以环保型材料为基础的环保产品，其优点是对环境以及人类的影响较小，并且不容易发生危害。目前降低传统汽车涂料中有毒有害物质最直接的方法是利用水性汽车涂料，这已然成为汽车涂料行业的总体发展趋势，根据调查研究，许多生产汽车的工厂已经全部将传统的汽车涂料换成是水性涂料。因为利用汽车水性涂料可以将涂料中有毒有害物质的排放降低，因此，国内外在汽车领域都在应用汽车水性涂料。利用汽车水性涂料不仅减少有毒有害物质的排放，而且对于从事汽车维修行业的人员健康也有所保障，因为传统的汽车涂料中的物质会对人的脑系统、神经系统以及身体各个功能均有一定的影响，使用汽车水性涂料可以降低相关从事人员的健康危害，并且不会危害驾驶人员以及乘坐人员的身体健康。
        3.3防霉型及其他功能化水性聚氨酯涂料
        水性聚氨酯涂料在空气湿度较大的地方使用容易发生霉变，从而破坏涂料结构性能，因此提高水性聚氨酯防霉性能很重要。目前使用的防霉型水性聚氨酯涂料主要是添加了防霉变和抗菌药剂的水性聚氨酯涂料，操作简单且不会破坏涂料分子结构及性能。常用的防霉抗菌剂主要有含银、纳米TiO2和纳米氧化锌等原料的无机抗菌剂。另外，根据使用需要，导电型、环保型、减震型、生物降解型及自修复等功能化水性聚氨酯涂料也不断研发，在很多领域都展示出了优异的性能。随着研究的不断深入，水性聚氨酯涂料种类还在不断丰富，以更好满足各领域实际使用需要。
        3.4要严格控制喷漆室和烘干室的温度
        随着温度、湿度的不断变化，水的蒸发速度也会受到温度影响而产生一定程度的波动，所以相关人员只有严格控制喷漆室的温度和湿度，这样才能避免针孔、流挂等各种问题的出现。一般情况下，机械行业对喷漆室的温度要求会控制在20℃-30℃之间，而湿度则应该保持在30%-70%左右，由于机械涂装线没有安装空调系统，所以一年四季的温度和湿度也很难达到预期要去，所以增加能达到水性漆施工温度的空调系统也是非常关键的。由于重机等行业的涂装条件较差，所以之后不断提高室内的温度，这样才能加快水分的增发，从而有效避免各种问题的出现。
        结语
        随着传统溶剂型涂料污染问题的日益凸显以及环保形势的日益严峻，环保型水性涂料凭借着绿色、无毒、无污染等优势得到了用户的青睐。该涂料之所以绿色、环保、无毒，一个重要的原因是由于毒性的有机溶剂被资源节约型溶剂（例如：水）代替，有效地降低了毒性有机溶剂的使用量。此外，该类涂料的施工环境比较安全、卫生，储存场所也无火灾隐患，并且施工设备不用进行大幅的改造即可使用，不必对后期处理燃烧设备进行投资，极大程度上节省成本、能源等，因此水性涂料未来发展趋势依旧可观。尽管我国水性涂料取得了较为突出的成就，但水性涂料达到溶剂型涂料的性能还存在一定难度。应加大水性涂料技术的开发，利用创新的思维，开发高性能产品，提升市场竞争力，推动水性环保涂料快速、健康、有序地发展。
参考文献
[1]杨军，刘江波.绿色涂料水性聚氨酯漆分析[J].中国化工贸易，2019（8）：249-250.
[2]杨玉坤，王鑫，赵雄燕.水性聚氨酯涂料的功能化及性能[J].应用化工，2020（4）：1040-1043.
[3]曲荣昌，王龙闯，魏亿萍，等.水性聚氨酯涂料的制备及性能研究[J].山东化工，2019（14）：73-77，86.
[4]杨清峰，瞿金清，陈焕钦.水性聚氨酯涂料技术进展综述[J].化工科技市场，2004（10）：17-22.
[5]张伟丽，陈月珍，潘煜怡，等.水性聚氨酯涂料应用于金属防腐的技术进展[J].涂料技术与文摘，2010，31（12）：9-12，22.