云课堂：各行各业油改水时应对水性工业涂料及涂层体系的了解与选择

原创 2017-12-22 小二郎 云化工

 

 

专业化分析、专业化对策！

专业的人做专业的事！

因为专业，所以出色！

 

       水性涂料:通常由水性树脂、颜填料、助剂、水（溶剂）组成。某些水性涂料中由于树脂合成时带入或出于配方设计的需要,可能含有部份有机溶剂。 

 

1、  水性涂料的分类    

 

1) 按涂料使用水性树脂类型分类

醇酸树脂涂料，环氧树脂涂料，丙烯酸树脂涂料，聚氨酯树脂涂料，有机硅改性树脂涂料，氟碳树脂涂料，无机富锌涂料……；

 2) 按涂料涂层作用分类

底漆，中涂，面漆（底色漆），清漆（罩光漆），腻子；

3) 按涂料组份分类

单组份涂料（高温烘干），双组份涂料（自干或低温烘干）；

4) 按涂料施工方法分类

电泳涂料，浸涂涂料，水性粉末涂料，喷涂涂料（空气喷涂，高压无气喷涂，静电喷涂）；

5) 按涂料使用行业分类

建筑涂料，汽车涂料，客车及改装车（专用车）涂料，机车车辆涂料，工程机械、农业机械涂料，重型机械涂料，集装箱涂料，家电家具涂料，钢结构涂料，专用重防腐涂料，汽车修理涂料；

 6) 按不同树脂在水中的稳定状态分类

水溶型涂料：由水溶性树脂制备的，通过在树脂中引入较多亲水基团以增加其在水中的溶解性。

特点为：涂膜有较好的外观，但干燥性、耐水性、耐溶剂性均较差。

水分散型涂料：是在水中,树脂分散粒径很小(通常在0.01~0.1um)的水分散体。其配制的清漆通常为透明或半透明,无色或微白色。

特点为:水分散型涂料的涂层较紧密，外观状态较好，耐水和耐腐蚀性均较     优良。其成膜物的理化性能明显优于水溶型及乳液型涂料.在工业用涂料及部份民用涂料领域正逐步取代溶剂型涂料,是一类很有发展前途的水性涂料。

乳液型涂料：是在水中,树脂分散粒径大于0.1μm的水分散体。其配制的清漆通常为乳白色不透明状。

特点为：具有良好的力学性能、干燥性、耐水性及耐腐蚀性。

乳液型涂料是目前研究最深、应用最广的水性涂料，典型代表为建筑内外    墙涂料。

 

2、水性涂料的特点   

 

优点：

1）环保：以水作溶剂（或稀料）及用水进行清洗喷涂设备器具，有机溶剂大幅度降低，减少了VOC对大气污染；容易达到环保部门的要求，

2）劳保：改善了涂装作业环境条件，有利于操作工人及车间内其他人员的健康；

3）消防：水性涂料消除了储存、运输、涂装施工时的火灾危险性；对于消防设计及联合厂生产线布置非常有利，

4）特种用途：电泳涂料可以对复杂工业进行涂装，内腔、焊缝、棱角、棱边部位都能涂上一定厚度的涂膜，提高工件的耐腐蚀。

缺点：

1）水性涂料表面张力大，对施工过程中及材质表面清洁度要求高，污物易使涂膜产生缩孔;

2）水性涂料腐蚀性强，对涂装设备腐蚀性大，需采用防腐蚀衬里或不锈钢材料；对涂料输送管道的腐蚀性强，需采用不锈钢管；因此，设备造价较高。

3）水性涂料电导率高，使用静电喷涂时，需要绝缘等特殊措施。

4）水性涂料的蒸发潜热大，作为稀料的水挥发性不好，容易引起流挂、针孔、起泡等涂层缺陷；流平、干燥（固化）时，能量耗量大；对于碳排放量增加；对涂装环境的温度、湿度要求高；

5）粘度特性差异：水的粘度受剪切力影响变化很大，在受到高剪切作用时，水性涂料的粘度会下降很多，会对输调漆系统带来很大影响。

6）温度敏感：低温（低于摄氏5度以下）储存性不良。

总结而言，水性涂料存在三高、三低、三易、三难的特点：

三高：表面张力高；腐蚀性高；导电性高；

三低：VOC低；挥发性低；固含量低（水性涂料的施工固含量非常低，一般只有20％—30％，含70％左右的水分。也有固含量高的，约50%）

三易：易流挂，易缩孔，易起泡，

 三难：成本升高难接受；涂料切换难改变（设备改造、工艺修改等）；废水处理难解决；

 

3、水性涂料的组成及配方   

1）、涂料四大组分及主要作用

 

2）、水性涂料的组分

水性涂料:通常由水性树脂、颜填料、助剂、水（溶剂）组成。某些水性涂料中由于树脂合成时带入或出于配方设计的需要,可能含有部份有机溶剂。        ①水性树脂（主要成膜物质，基料）

水性树脂是水性涂料的主要成膜物质,其在水性涂料中的用量通常占总配方量的60%～85%,其性能的好坏直接影响水性涂料的最终性能(如贮存稳定,施工性能,成膜物的理化性能等)

 ②颜填料（颜料，填料）

颜料：通常是极小的结晶，分散于成膜介质中，不溶于成膜介质，而且颜料的物理性质和化学性质基本上不因成膜介质而变。提供色彩装饰性，改善涂料的性能，降低成本。

白色颜料有钛白粉、锌白（氧化锌）、立德粉（锌钡白，ZnS.BaSO4）、铅白等；

黑色颜料有炭黑、铁黑（Fe3O4）；

红色颜料有氧化铁红（Fe2O3），甲苯胺红，氧化铁黄，铁蓝，群青，酞菁绿……

填料:又称惰性颜料、体积颜料、增量剂，是指那些不具有着色力与遮盖力的白色和无色颜料。

填料能够增加漆膜的厚度和体质;降低成本; 能改善涂料的流动性及涂膜的物理力学性能。

来源广，便宜，化学稳定性好，折光指数和成膜物接近，在涂料中是透明的，不阻止光线的透过，故称为体质颜料。常见的填料有硫酸盐（BaSO₄， CaSO₄  ）、碳酸盐（CaCO3 ）、硅酸盐（滑石粉，高岭土，硅灰石，云母粉）、石英砂（SiO₂）、气相SiO2、天然硅藻土（无定形的SiO2）……

③水（溶剂，挥发性组份）所使用的水必须是去离子水。因一般自来水中所含的钙镁等离子太多,这会影响水性涂料的贮存稳定性及干燥速度。

④助剂：助剂在水性涂料中是必不可少的组份,其直接影响到水性涂料的贮存,施工, 涂膜理化性能等。

a、改善涂料生产工艺的有湿润剂、分散剂、乳化剂、消泡剂等。

b、改善涂料贮存性能和运输的有防沉剂、防结皮剂、防腐剂、冻融稳定剂等。

c、改善涂料施工性能和防止漆膜病态的有防流挂剂、流平剂、浮色发花防止剂、消泡剂、增稠剂、缓蚀剂、催干剂、成膜助剂等。

d、改善涂膜性能并给以特种性能的有紫外线吸收剂、光稳定剂、阻燃剂、抗静电剂、防霉剂  消光剂等。

3）、水性涂料的配方举例

 

 

 

 

 

4、水性涂料的成膜原理     

 

1）溶剂型涂料的成膜原理

 

 

 

溶剂型涂料成膜机理

  与溶剂型涂料的成膜原理有很大不同，水性涂料的成膜原理更为复杂，温湿度等条件要求更高。

2）水性涂料的成膜机理

a、双组份水性环氧树脂涂料（底漆）

 

双组份水性环氧树脂涂料（底漆）

 

b、双组份水性聚氨酯涂料（面漆）

 

双组份水性聚氨酯涂料（面漆）

 

5、水性工业涂料的涂层配套体系    

 

 

水性涂料的涂层配套体系

 

6、水性工业涂料与其他工业涂料对比   

 

 

 

7、各行业对水性工业涂料的选择步骤                               

 

1）初步试验：利用废材料，在生产线上进行喷涂，解决各种低VOC涂料产品的不确定性问题，以便减少零部件涂装及试验费用。

2）试片涂覆制作及检测：测试涂层体系的性能，耐候性、中性盐雾、耐湿热委托第三方，其它甲乙双方组云课堂：各行各业油改水时应对水性工业涂料及涂层体系的了解与选择

原创 2017-12-22 小二郎 云化工

 

 

专业化分析、专业化对策！

专业的人做专业的事！

因为专业，所以出色！

 

       水性涂料:通常由水性树脂、颜填料、助剂、水（溶剂）组成。某些水性涂料中由于树脂合成时带入或出于配方设计的需要,可能含有部份有机溶剂。 

 

1、  水性涂料的分类    

 

1) 按涂料使用水性树脂类型分类

醇酸树脂涂料，环氧树脂涂料，丙烯酸树脂涂料，聚氨酯树脂涂料，有机硅改性树脂涂料，氟碳树脂涂料，无机富锌涂料……；

 2) 按涂料涂层作用分类

底漆，中涂，面漆（底色漆），清漆（罩光漆），腻子；

3) 按涂料组份分类

单组份涂料（高温烘干），双组份涂料（自干或低温烘干）；

4) 按涂料施工方法分类

电泳涂料，浸涂涂料，水性粉末涂料，喷涂涂料（空气喷涂，高压无气喷涂，静电喷涂）；

5) 按涂料使用行业分类

建筑涂料，汽车涂料，客车及改装车（专用车）涂料，机车车辆涂料，工程机械、农业机械涂料，重型机械涂料，集装箱涂料，家电家具涂料，钢结构涂料，专用重防腐涂料，汽车修理涂料；

 6) 按不同树脂在水中的稳定状态分类

水溶型涂料：由水溶性树脂制备的，通过在树脂中引入较多亲水基团以增加其在水中的溶解性。

特点为：涂膜有较好的外观，但干燥性、耐水性、耐溶剂性均较差。

水分散型涂料：是在水中,树脂分散粒径很小(通常在0.01~0.1um)的水分散体。其配制的清漆通常为透明或半透明,无色或微白色。

特点为:水分散型涂料的涂层较紧密，外观状态较好，耐水和耐腐蚀性均较     优良。其成膜物的理化性能明显优于水溶型及乳液型涂料.在工业用涂料及部份民用涂料领域正逐步取代溶剂型涂料,是一类很有发展前途的水性涂料。

乳液型涂料：是在水中,树脂分散粒径大于0.1μm的水分散体。其配制的清漆通常为乳白色不透明状。

特点为：具有良好的力学性能、干燥性、耐水性及耐腐蚀性。

乳液型涂料是目前研究最深、应用最广的水性涂料，典型代表为建筑内外    墙涂料。

 

2、水性涂料的特点   

 

优点：

1）环保：以水作溶剂（或稀料）及用水进行清洗喷涂设备器具，有机溶剂大幅度降低，减少了VOC对大气污染；容易达到环保部门的要求，

2）劳保：改善了涂装作业环境条件，有利于操作工人及车间内其他人员的健康；

3）消防：水性涂料消除了储存、运输、涂装施工时的火灾危险性；对于消防设计及联合厂生产线布置非常有利，

4）特种用途：电泳涂料可以对复杂工业进行涂装，内腔、焊缝、棱角、棱边部位都能涂上一定厚度的涂膜，提高工件的耐腐蚀。

缺点：

1）水性涂料表面张力大，对施工过程中及材质表面清洁度要求高，污物易使涂膜产生缩孔;

2）水性涂料腐蚀性强，对涂装设备腐蚀性大，需采用防腐蚀衬里或不锈钢材料；对涂料输送管道的腐蚀性强，需采用不锈钢管；因此，设备造价较高。

3）水性涂料电导率高，使用静电喷涂时，需要绝缘等特殊措施。

4）水性涂料的蒸发潜热大，作为稀料的水挥发性不好，容易引起流挂、针孔、起泡等涂层缺陷；流平、干燥（固化）时，能量耗量大；对于碳排放量增加；对涂装环境的温度、湿度要求高；

5）粘度特性差异：水的粘度受剪切力影响变化很大，在受到高剪切作用时，水性涂料的粘度会下降很多，会对输调漆系统带来很大影响。

6）温度敏感：低温（低于摄氏5度以下）储存性不良。

总结而言，水性涂料存在三高、三低、三易、三难的特点：

三高：表面张力高；腐蚀性高；导电性高；

三低：VOC低；挥发性低；固含量低（水性涂料的施工固含量非常低，一般只有20％—30％，含70％左右的水分。也有固含量高的，约50%）

三易：易流挂，易缩孔，易起泡，

 三难：成本升高难接受；涂料切换难改变（设备改造、工艺修改等）；废水处理难解决；

 

3、水性涂料的组成及配方   

1）、涂料四大组分及主要作用

 

2）、水性涂料的组分

水性涂料:通常由水性树脂、颜填料、助剂、水（溶剂）组成。某些水性涂料中由于树脂合成时带入或出于配方设计的需要,可能含有部份有机溶剂。        ①水性树脂（主要成膜物质，基料）

水性树脂是水性涂料的主要成膜物质,其在水性涂料中的用量通常占总配方量的60%～85%,其性能的好坏直接影响水性涂料的最终性能(如贮存稳定,施工性能,成膜物的理化性能等)

 ②颜填料（颜料，填料）

颜料：通常是极小的结晶，分散于成膜介质中，不溶于成膜介质，而且颜料的物理性质和化学性质基本上不因成膜介质而变。提供色彩装饰性，改善涂料的性能，降低成本。

白色颜料有钛白粉、锌白（氧化锌）、立德粉（锌钡白，ZnS.BaSO4）、铅白等；

黑色颜料有炭黑、铁黑（Fe3O4）；

红色颜料有氧化铁红（Fe2O3），甲苯胺红，氧化铁黄，铁蓝，群青，酞菁绿……

填料:又称惰性颜料、体积颜料、增量剂，是指那些不具有着色力与遮盖力的白色和无色颜料。

填料能够增加漆膜的厚度和体质;降低成本; 能改善涂料的流动性及涂膜的物理力学性能。

来源广，便宜，化学稳定性好，折光指数和成膜物接近，在涂料中是透明的，不阻止光线的透过，故称为体质颜料。常见的填料有硫酸盐（BaSO₄， CaSO₄  ）、碳酸盐（CaCO3 ）、硅酸盐（滑石粉，高岭土，硅灰石，云母粉）、石英砂（SiO₂）、气相SiO2、天然硅藻土（无定形的SiO2）……

③水（溶剂，挥发性组份）所使用的水必须是去离子水。因一般自来水中所含的钙镁等离子太多,这会影响水性涂料的贮存稳定性及干燥速度。

④助剂：助剂在水性涂料中是必不可少的组份,其直接影响到水性涂料的贮存,施工, 涂膜理化性能等。

a、改善涂料生产工艺的有湿润剂、分散剂、乳化剂、消泡剂等。

b、改善涂料贮存性能和运输的有防沉剂、防结皮剂、防腐剂、冻融稳定剂等。

c、改善涂料施工性能和防止漆膜病态的有防流挂剂、流平剂、浮色发花防止剂、消泡剂、增稠剂、缓蚀剂、催干剂、成膜助剂等。

d、改善涂膜性能并给以特种性能的有紫外线吸收剂、光稳定剂、阻燃剂、抗静电剂、防霉剂  消光剂等。

3）、水性涂料的配方举例

 

 

 

 

 

4、水性涂料的成膜原理     

 

1）溶剂型涂料的成膜原理

 

 

 

溶剂型涂料成膜机理

  与溶剂型涂料的成膜原理有很大不同，水性涂料的成膜原理更为复杂，温湿度等条件要求更高。

2）水性涂料的成膜机理

a、双组份水性环氧树脂涂料（底漆）

 

双组份水性环氧树脂涂料（底漆）

 

b、双组份水性聚氨酯涂料（面漆）

 

双组份水性聚氨酯涂料（面漆）

 

5、水性工业涂料的涂层配套体系    

 

 

水性涂料的涂层配套体系

 

6、水性工业涂料与其他工业涂料对比   

 

 

 

7、各行业对水性工业涂料的选择步骤                               

 

1）初步试验：利用废材料，在生产线上进行喷涂，解决各种低VOC涂料产品的不确定性问题，以便减少零部件涂装及试验费用。

2）试片涂覆制作及检测：测试涂层体系的性能，耐候性、中性盐雾、耐湿热委托第三方，其它甲乙双方组织测试，减少试验费用。

3）对套自制件进行涂装试验：检测涂料的施工性能及涂装生产设备及组织的适应性，测试涂料耗量及涂装成本。

4）小批量试制：进行 50～100台挖机的试制，检验涂料对挖机的各内外协厂、生产组织管理体系的适应性。同时，将实际样机放入不同使用环境，进行跟踪检测，判定其耐久性等指标。

5）正式切换：根据试验结果，编写试验报告，请上级个部门审核、批准，选择适当时机进行全面切换。

织测试，减少试验费用。

3）对套自制件进行涂装试验：检测涂料的施工性能及涂装生产设备及组织的适应性，测试涂料耗量及涂装成本。

4）小批量试制：进行 50～100台挖机的试制，检验涂料对挖机的各内外协厂、生产组织管理体系的适应性。同时，将实际样机放入不同使用环境，进行跟踪检测，判定其耐久性等指标。

5）正式切换：根据试验结果，编写试验报告，请上级个部门审核、批准，选择适当时机进行全面切换。