水剂涂料的开发与应用

陈宇侦

（ 兰州城市学院 化学与环境科学学院, 兰州 730070）

摘 要: 涂料是建筑领域里使用最广泛的材料之一，近年来，各种各样的水剂涂料因其优异的性能和适宜的价格，在建筑行业得到广泛的应用，本文简要介绍了五种常见涂料的开发制备及应用前景。 关键词: 水剂涂料；开发；应用

1 前言

不同的水剂涂料其性能不同，使用范围也不同，性能各异的水剂涂料（ 如：光催化水剂涂料等）经过很长一段时间才得以发展完善，以下主要介绍了聚氨脂水剂涂料等五种涂料的特性，开发研制与应用，通过综述，希望人们了解这几种常用的水剂涂料。

2 聚氨脂水剂涂料[1]

聚氨酯以其分子结构的软硬度可调节范围广、耐低温、柔韧性好、附着力强等优点,广泛用于涂料等方面。但是随着环保法规的确立和人们环保意识的增强,这种溶剂型聚氨酯的使用愈来愈受到限制,以水为分散介质的水性聚氨酯(WPU)成为近年来聚氨酯树脂( PUR)开发研究的方向。单纯的WPU乳液在一些性能上还不能满足人们的需求,如:乳液自增稠性差、固含量低、乳胶膜耐水性、光泽性较差等。为改善水性聚氨酯乳液及涂膜性能、扩大水性聚氨酯的应用范围,就必须对WPU乳液进行适当的改性,环氧树脂改性是目前研究较多改性手段。国内有人用聚氨酯和环氧树脂为主要成膜物质,经偶联剂处理玻璃鳞片,阻止腐蚀的介质的渗透,提高化学稳定性和漆膜附着力[2];通过环氧树脂和聚氨酯的接枝反应,制得环氧改性聚氨酯乳液,用其配制环氧改性聚氨酯水剂涂料。 2.1 聚氨脂水剂涂料的开发与应用

对于聚氨脂水剂涂料的开发,姜守霞等人探索水性聚氨酯的合成工艺,合成出水性聚氨酯的分散体,通过引入内交联剂TMP、小分子扩链剂BDO、环氧树脂E220等进行乳液共聚合,达到对水性聚氨酯结构的交联改性[3]。她们通过大量的实验得出了合成水性聚氨酯分散体的合理配方及适宜的反应条件。当E220含量6. 0 %～8. 0 %;DMPA加入量7. 0 %～8. 0 %; EDA用量1. 0 %;中和度90 %～100 %时,乳液性能最佳,通过这种方式就可以开发出各种性能较好的聚氨脂水剂涂料，由于这种涂料所用的分散剂是水，对环境无污染，其在建筑领域应用很广泛。

3共聚脂水剂涂料[4]

水剂涂料通常叫乳胶漆。它是合成树脂粒子的水分散体和颜料粒子的水分散体的混合物。以偏氯乙烯共聚树脂水乳液为主要成膜物质的涂料称为偏氯乙烯共聚树脂水剂涂料, 或叫偏氯乙烯共聚树脂乳胶漆。水剂涂料可用喷涂、刷涂、辊涂和浸渍等方法施工。其优点是不用有机溶剂, 无臭味, 环保与安全性好, 价格低廉, 是涂料型产品的发展方向。偏氯乙烯共聚树脂水剂涂料具有良好的耐磨性、防潮性、阻隔性和阻燃性, 广泛用作建筑、汽车、包装等方面的地板漆、防潮漆、防腐漆、阻燃漆和鸡蛋保鲜涂料。

3.1共聚脂水剂涂料的开发与应用

黄云翔开发出偏级乙烯共聚树脂水剂涂料的制法， 通过用乳液共聚法制取, 把偏氯乙烯、氯乙烯或再加人可提高粘合性能的第三单体、水、乳化剂和水溶性引发剂等加人聚合釜中, 在搅拌和适 作者简介：陈宇侦（1988-）, 男, 甘肃秦安人, 现为兰州城市学院化学与环境科学学院072班学生

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宜升温条件下进行乳液共聚制得。共聚反应示意如下：

图1 偏氯乙烯共聚树脂水剂涂料配制工艺流程示意图

通过以上这个共聚反应按照工艺流程即可开发出共聚脂水剂涂料，这种涂料的应用是很广泛的，对偏氯乙烯共聚树脂水剂涂料进行深加工，可用于制备偏氯乙烯共聚树脂水剂型地板涂料，偏氯乙烯共聚树脂水剂型墙纸涂料，偏氯乙烯共聚树脂水剂型汽车底漆，偏氯乙烯共聚树脂水乳型阻隔性涂料，其制备的涂料具有：形成的漆膜外观光洁, 并具有良好的耐磨性，防潮性，阻燃性和耐热变色性等优点，应用领域不断扩大。

4环氧脂水剂涂料[5]

水溶性环氧脂涂料兼有溶剂型环氧涂料良好的耐化学品性、附着性、机械物理性、电气绝缘性, 还具有低污染、施工简便及价格便宜等特性, 可通过基料树脂、固化剂、改性剂等组合, 制备各种水溶性环氧脂涂料, 水性环氧脂涂料包括水溶性环氧脂涂料和水乳性环氧脂涂料。通常环氧基料和固化剂分子中应含有一定数量的亲水基团, 如梭基、轻基、氨基、醚基和酸胺基等, 才能获得水溶性或水乳性环氧脂涂料，环氧脂水剂涂料最突出的特点是全部或大部分用水取代了有机溶剂, 成膜物质以不同方式均匀分散于水中干燥或固化后漆膜具有溶剂型涂料类似的耐水性和物理性能。 4.1环氧脂水剂涂料的开发与应用

张黎等学者对环氧脂水剂涂料中树脂基体进行化学改性, 将极性基团引入环氧树脂分子骨架上, 使其具有亲水性, 可分散于水中，从而通过配方开发研制出新型的环氧脂水剂涂料，一般多在环氧树脂链上引入亲水性聚氧乙烯基团, 同时保证每个改性环氧树脂分子中有两个或两个以上环氧基, 所得的改性环氧树脂不用外加乳化剂即能分散于水中形成乳液，如用相对分子质量为4000～2000的双环氧端基乳化剂与环氧当量为190的双酚A环氧树脂和双酚A混合, 以三苯基磷化氢为催化剂进行反应,得含亲水性聚氧乙烯、聚氧丙烯链端的环氧树脂,该树脂不用外加乳化剂便可溶于水, 且耐水性增强。对于其应用有以下几个方面：环氧脂水剂涂料可涂覆新浇注的混凝土, 涂层与混凝土的粘结强度比水泥自身的粘结强度高, 能防止混凝土结构的腐蚀。环氧脂水剂涂料作为底漆, 比其它混凝土用涂料优异。使用这种涂料, 可有效防止混凝土机械损伤和化学品的腐蚀。此涂料可直接加入到水泥砂浆中。这种涂料用于核电站, 易于除去放射性污染。环氧脂水剂涂料涂覆于钢材上, 有良好的防腐蚀效果。在基料中加入氧化铁、铬酸锌、磷酸钡、铬酸钡和硼酸锌制成水乳型涂料, 作为金属材质的底漆, 取得了令人满意的效果。

5带锈水剂涂料[6]

带锈水剂涂料能将一般的铁锈转化成稳定的无害锈,并兼有防腐蚀功能,用于已锈蚀的金属表面,可不经严格的除锈和表面处理直接涂装,这不仅大大降低生产成本和劳动强度,而且还非常适用于难以彻底表面处理的大型钢铁构件,如桥梁、交通护栏、大型机械和设施、钢铁门窗等直接涂装,深受

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用户的欢迎。目前,国内外带锈涂料有3种类型:一是利用漆料对疏松铁锈的湿润渗透作用将铁锈分隔开并将其包围的渗透型带锈水剂涂料;二是利用活性颜料的组合,通过缓慢水解产生的配位阴离子与活泼的铁锈形成难溶的复杂多酸配位物稳定铁锈的稳定型带锈水剂涂料;三是利用转化剂(如磷酸、水杨酸等)与铁锈反应,将活泼铁锈转化成为无害且具有一定保护作用的配位物或螯合物的转化型带锈水剂涂料。3种涂料因钢铁表面状态不同(如油污、水、锈的厚度及锈蚀均匀性等) ,适用范围也不同,前两种防锈能力有限,只适用于锈蚀层较薄的钢铁表面涂装,后一种效果较好,但不能在潮湿、带油污、无锈的钢铁表面涂装。 5.1带锈水剂涂料的开发与应用

苏娇莲等学者在分析研究了上述3种带锈水剂涂料优缺点的基础上,采用环氧树脂、沥青、铁锈转化剂、配位剂、溶剂等为主要原料, 开发研制了一种转化型带水带锈水剂涂料,该涂料铁锈转化性能较好,且能在水膜或水中及少量油污的表面施工, 并且这种带水带锈涂料,原料易得,生产工艺简单,除锈效果好,漆膜附着力强,干燥快,防腐蚀性能好,与面漆配套性能好,且涂料本身性能稳定,达到了国家质量标准,能在潮湿环境或水中施工并固化成膜,可广泛应用于钢铁材料及构件的防腐蚀维护、维修和保养。

6光催化水剂涂料[7]

光催化水剂无机涂料研发的方向是通过对涂料中光催化的氧化、还原、超亲水性等多种作用机理的研究应用和市场开发。特别是利用对其还原作用的应用研究来开发防锈涂料，尚处于实验室研究阶段。过去用镀锌的方法来防锈，是以消耗锌膜为代价的防锈，从长期来讲，这种方法还不是稳定可靠的防锈方法。今采用二氧化钛光催化无机涂膜，当受到光的照射，同样可维持金属的电化学还原状态来有效控制腐蚀。这种新的防锈方法不会像上述镀锌方法那样发生消耗问题。 6.1光催化水剂涂料的开发与应用

日本的一些企业利用几种硅的单体作为起始物质，加入催化剂使其聚合，并保持稳定，再脱去有机溶剂，经回收后可再利用。经脱溶剂后的树脂加入水、表面活性剂使其在水中均匀分散。按需要可加增稠剂、颜料，光催化剂等，即可开发制成光催化水剂涂料。这种涂料主要应用在医学，医疗等方面，将二氧化钛光催化水剂涂料涂在用硅橡胶或天然橡胶制成的，具有高弹性的导尿管（医用）上，成为杀菌性或防污性能极好的医疗器具。经用紫外线灯照射后，导尿管上的大肠菌便全部被杀死。

7结束语

涂料在当今的社会发展中扮演很重要的角色，以上主要介绍了五种常见涂料的开发与应用，以便人们开发研究出多功能环保，性能齐全的新型涂料，一种新型涂料的产生，意味着推动科学技术向前发展进步, 通过介绍聚氨脂等水剂涂料的特性，经综述，希望人们了解这几种常用的水剂涂料。 在建筑领域中更好地使用这几种常见的水剂涂料，使用的过程中提出更好的建议，有助于新型水剂涂料的研发。

参考文献

[1] 姜守霞, 孙威, 周照毅. 环氧改性水性聚氨酯涂料的合成研究[J], 应用化工, 2003, 32(5), 17-21. [2] 徐克勋. 精细有机化工原料中间体手册[M] , 北京: 化学工业出版社, 1998.

[3] 段长强, 孟庆芳, 张泰. 现代化学试剂手册(第一分册)[M] , 北京: 化学工业出版社, 1988. [4] 黄云翔. 偏氯乙烯共聚树脂水乳型涂料的制造和应用[J], 广州化工, 1999, 27(3), 4-7. [5] 张黎, 舒武炳. 水性环氧树脂涂料[J], 专题论述, 2003, (1), 1-5. [6] 苏娇莲, 肖鑫, 邓继勇. 带水带锈涂料的研制, 55-58.

[7] 徐炽焕. 光催化水性无机涂料的开发[J], 现代涂料与涂装, 2003, (1), 34-36.

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致谢

时光茬蒋，岁月如梭，进入兰州城市学院学习三年来，不敢说学业有成，至少是追求不懈，回首往事，不禁感慨、感动和感激。凡事但求无愧于父母的养育、恩师的教诲和自己的努力，所幸的是我坚持了下来，从一个起点走到一个终点，今天我又开始了新的征程，最后，我还要感谢我的家人和朋友对我的关心与支持，我相信我不会让你们失望的，这篇论文是在白林老师的严格指导下完成的，不论是他严谨的学术态度，还是儒雅的学者风范，都深深影响着我，在此，谨向老师表示崇高的敬意和衷心的感谢！ 此致

敬礼

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2010年3月28日