水性涂料是以水作为溶剂或分散介质形成的涂料。进入20世纪90年代,水性涂料发展速度非常快,已形成多品种、多功能、多用途的产品体系。水性涂料具有无毒、无昧、无污染等优点。这些特性已逐渐被人们所认识,在很多应用领域, 已作为含溶剂涂料系统(简称溶剂涂料)的替代品。水与普通的溶剂相比,水有明显不同的性质(见下表)。
水性涂料按其树脂与水相溶的关系,可分为水溶型涂料、水分散型涂料和水乳化型涂料三种。最早的商品化水性涂料是在20世纪30年代出现的,当时在加拿大出现了以聚醋酸乙烯胶乳为粘接剂的商品涂料。随着合成树脂技术的不断发展和各种单体不断商品化,出现了多种树脂胶乳,包括聚丙烯酸酯胶乳、苯乙烯-丁二烯共聚胶乳、苯乙烯-丙烯酸醋共聚胶乳、醋酸乙烯-丙烯酸醋共聚胶乳和醋酸乙烯-乙烯共聚胶乳等。在水性涂料中,水作为溶剂和分散介质,与普通的溶剂和分散介质相比,水有以下明显的特点。
①水在0℃结冰,根据这一规律,水性涂料应保存在凝固点以上,应随时检查涂料的技术性能(稳定性、使用性、表面特性)是否因温度变化而变化。
②水在100℃沸腾,单一的水挥发时其挥发性比溶剂低得多。对于含有机溶剂的涂料溶剂会随时间均匀挥发而形成光滑的涂料表面,而对于水性涂料要形成平整光滑的表面就很困难。
③水的表面张力明显比有机溶剂高。这就导致水性涂料对被涂基层的浸润较差。所以在使用水性涂料时必须提供清洁的基层,必要时需加入助剂来降低水的表面张力。
④与溶剂相比,水的汽化热很高。因此水性涂料的干燥需要更多的能量,也需更长的时间。对于没有吸收能力的基层比具有吸收能力的基层(与含溶剂涂料相比)干燥时需更多的能量。使用溶剂型涂料时,因为存在爆炸危险,总要保持通风,以保证有机溶剂与空气的比例不超过爆炸极限。使用水性涂料时,也需保证一定的通风量,以带走不燃的水蒸气和可能存在的辅助溶剂及凝聚物。
⑤水具有不燃性,这一优点可以降低保险费用,同时也有利于安全贮存和运输,使用时接触也安全得多。使用水性涂料最大好处之一就是使用过程中没有燃爆的危险。
⑥水具有有机溶剂完全不同的溶解度参数。它比有机溶剂具有明显的极性,能形成更多的氢键。树脂与水之间的相互作用在性质和强度方面都与溶剂型涂料不同。
⑦水的偶极矩和介电常数与有机溶剂有不同的值。
⑧水的电导率和热导率与有机溶剂有明显区别。
水性涂料中水的主要特性
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