目前幾乎整個涂料界的技術人員都在關注著低溶劑含量，無溶劑的黏結劑的研究和發 展，而水性涂料，是一種極有發展前景的新型涂料，以水為溶劑或分散介質的涂料，稱 為水性涂料。進入20世紀90年代，水性涂料發展速度非?？?，已形成多品種、多功能、 多用途的龐大體系，由于這種涂料對環境的相容性和保護性，使水性涂料的市場占有率 迅速提高。

　?。?）水與溶劑性能的比較取代涂料中的溶劑，常用水起溶劑和分散介質的作用，在水 性涂料中，水與普通的溶劑相比，有明顯不同的性質，見表7-7。其主要特點如下。① 水在0°C結冰，水性涂料應保存在凝固點以上，并且應隨時檢查涂料的技術性能（如 穩定性、使用性、表面特性等）是否因凝固而變化。② 水在100°C沸騰，單一的水揮發性比溶劑低得多。含溶劑的涂料混合溶劑會隨時間均 勻揮發而形成光滑的涂料表面，而對水性涂料要形成好的涂層表面就很困難，需要在水性涂 料中加入輔助溶劑、成膜助劑和正確選擇黏結劑。③ 水的表面張力明顯比有機溶劑高，這就導致對被涂基底浸潤較差。所以在使用水性 涂料時必須提供清潔的基底。同時還要加入輔助溶劑來降低水的表面張力。

　?、?與溶劑相比，水的汽化熱高，水性涂料干燥需較多的能量，干燥困難，干燥時間長。⑤ 水是不燃的，這一優點可以降低保險費用，也有利于貯存和運輸，使用時接觸也安 全得多。使用過程中沒有燃燒的危險。⑥ 水具有與有機溶劑完全不同的溶解度參數。它比有機溶劑有明顯的極性，能形成強 得多的氫鍵。黏結劑的極性必須與水接近，而且最好有較強的氫鍵。

　?、?水的偶極矩和介電常數與有機溶劑有不同的值，利用這一點可以預測水基涂料的 性質。

　?、?水的電導率和熱導率與有機涂料有顯著區別，與溶劑相反，涂料中所用的水不是絕 緣體，所以構思水性涂料靜電噴涂的基本原理是很困難的。（2）水性涂料的特點水性涂料相對于溶劑性涂料，具有以下特點。以水作溶劑，水來源方便，易于凈化，節省大量其他資源；消除了施工時火災危險 性；降低了對① 大氣的污染；僅采用少量低毒性醇醍類有機溶劑，改善了作業環境條件。一般 的水性涂料有機溶劑（占涂料）在10%15%之間，而現在的陰極電泳涂料已降至1.2%以 下，對降低污染、節省資源效果顯著。

　?、?水性涂料在濕表面和潮濕環境中可以直接涂覆施工；對材質表面適應性好，涂層附 著力強。③ 涂刷工具可用水清洗，大大減少清洗溶劑的消耗。

　?、?電泳涂膜均勻、平整、展平性好；內腔、焊縫、棱角、棱邊部位都能涂上一定厚度 的涂膜，有很好的防護性；電泳涂膜有很好的耐腐蝕性，厚膜陰極電泳涂層的耐鹽霧性高 達 1200ho，總之，水性涂料具有無色、無味、無毒、低黏度、快干性、豐滿度好、高固含量、成 本低、來源廣、無有機揮發物、硬度高、可用水稀釋和清洗，對操作要求相對較寬等特 點。這些是其他溶劑型涂料所無法相比的。如果加入其他助劑，還可以改善其性能，使 其具有良好的光澤性、流平性、耐折性、耐磨性和耐化學藥品性等，所以特別適合食品、 藥品等包裝物的表面處理與印后上光；并廣泛應用在水性金屬防腐涂料、水性木器家具 涂料上。2、水性涂料的類型水性涂料可以根據下面幾個方面來劃分類型：①黏結劑的類型；②干燥方法；③應用 領域。比較明確的方法是考慮不同的黏結劑在水中的穩定狀態，分成“真溶液”、膠體溶液、 分散液和乳液等幾種。一般水性涂料常按其黏結劑與水相的關系可分為溶液涂料、膠體溶液涂料和乳液涂料 三種。性涂料中所含的黏結劑分為兩種情況：一種是其結構具有強極性，結構的特點使其能 夠溶于水或在水中溶脹；另一種情況是通過化學反應，生成黏結劑的鹽而變成水溶狀態。水 溶性黏結劑一般可分為非離子型、陰離子型、陽離子型等幾類。常用的單體：丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、苯乙烯、醋酸乙烯酯、乙烯、丁二烯、氯乙烯 及其他乙烯酯等。常用的乳液樹脂有：醇酸樹脂乳液、環氧樹脂乳液、硅樹脂乳液、瀝青乳液等。其中改性的醇酸樹脂和環氧樹脂的水凝膠特別重要，各種形式的分散液和乳液具有一 般兩相結構的性質，可分為分散相和連續相，即固-液或液-液。當顆粒的熱運動能小于靜 電排斥力與范德華吸引力的能量之和時，液體處于穩定狀態，為了保證黏結劑和水性涂 料體系不出現絮凝現象，必須小心保持這種平衡。下列因素是出現絮凝的重要影響因素： ①酸；②鹽；③水溶性物質（如溶劑）；④帶有相反電荷的膠體；⑤熱；⑥凍結；⑦高剪 切力或壓力；⑧水的蒸發；⑨電流。在以上所有的工藝影響因素中，對液體的穩定性的 影響是最重要的。除上面所說的是分散液的穩定性之外，涂料形成涂層之后，漆膜的穩定性也同樣重要。 其中包括涂層的防水性、耐久性、耐各種化學物質性能及耐紫外光（UV）性等多個方面。在這一點上，將溶劑涂料干燥的基本原理適用于水性涂料，基本上可分為如下幾類。① 物理干燥 水分、胺（陰離子黏結劑）及酸（陽離子黏結劑）揮發，有時也包括輔 助溶劑揮發；② 氧化干燥 由氧引發交聯；③ 熱交聯（烘烤磁漆）加熱導致自身官能團縮合交聯或與交聯樹脂縮合交聯。由于涂料的干燥原理和過程不同，導致了涂料有下列兩種形式：① 單組分涂料，即涂料配方中的一種或多種黏結劑組分混合在一起可以穩定貯存；② 兩組分或多組分涂料。由于黏結劑組分混合后的貯存時間（使用壽命）很短，所以必須在使用前按配方比 配合。3水性涂料的生產過程要為水性涂料的生產給出一個廣泛適用的描述是不可能的，由于工廠的規模不同，它們 的銷售策略和產品結構也不同，這自然也影響到生產的流程，另外由于產品的種類特別多， 因而，從原料到設備，再到流程、自動化控制程度都在不斷改變，由于生產的目標不同，從 不同原料開始，就使得生產過程更加靈活多樣，這樣做除了可以滿足經濟上和技術上的要求 之外，從生態角度考慮也越來越重要（即對經常改變的產品可以更加干凈，對水源污染也減 少）。水性涂料不是一個單一的產品類型，而是代表不同配方的眾多產品，可以滿足廣泛的需 求，生產過程同樣要適合這一不同的需求。但這里只討論生產的最基本因素。通常，水性涂 料與溶劑涂料的生產過程并沒有本質的不同，主要是它們各自基本原則的不同導致生產過程 的不同。生產過程可以分成幾個獨立的步驟，其中關鍵的步驟是顏料和填料在液相（水或黏 結劑/水）中的分散。步驟如下：

　?、?生產預混料；②分散過程；③全部混合好、放置；④測試、校正及最后調整；⑤過 篩、包裝。第一步是為分散準備預混料。大部分的添加劑在這里已經加了進去，包括浸潤劑和分散 劑、防沉淀劑和增稠劑、防霉劑、消泡劑、侵蝕劑及成膜劑等。對于水溶性樹脂，接下來要 進行的是中和、調整pH值、加入輔助溶劑，然后才是在攪拌下加入顏料和填料。固體組分 要在慢速攪拌下加入，而且為了能在較低的黏度下脫除氣泡及限制氣泡產生，要首先加入最 細的組分，預混料的組成一定要精確地調整到分散過程所要求的組成。樹脂水溶液一般都可 以直接用于分散過程，因為它們對于剪切作用都很穩定并表現出良好的浸潤性質。施加適當 的剪切力，可以使分散的效果大大改善，這對整個生產都有好處。第二步分散的操作包括三個獨立的而又緊密聯系的過程：① 顏料和填料的分散（分散得要盡量好）；②表面的良好浸潤；③達到穩定狀態，防止 它們重新團聚。固體與液體組分的簡單混合，不會有什么麻煩，顏料和填料開始都是由基本顆粒組成 的，干燥狀態下就會粘接在一起，這就是團聚。分散作用強力打碎了這些團聚，使其盡可能 恢復原來的基本顆粒狀態。要打碎基本顆粒的結聚，就要克服它們之間的黏著力，這就要靠 分散工具對涂料施加機械能，實質上是壓力和剪切力的作用，其傳播靠的是湍流（如溶解裝 置）或層流（三根研磨機）。另外也可以引入研磨介質，如球磨、砂磨等。

　　第三步是分散操作結束后進入放置階段。這時要加入剩余的黏結劑、水和其他輔助組 分，使涂料的配方最終完成。在結束研磨之后再加入一定量的消泡劑是有好處的?；蛟谡婵?混合器中對混合物進行脫泡。第四步是調整、測試。如果有必要的話還要對涂料的組成和性質做一定的調整，就是初 始配方不夠嚴格，在檢驗之后進行了微調就可以了，這是為了保證產品質量。并需進行最終 的檢測，其標準的測試方法如下：① 密度控制（對于以體積來量度包裝時特別重要）；② 測定固含量；③ 測定黏度，既可以測定流動時間也可以測定流變學性質；④ 測定pH值；⑤ 在分散過程之后檢驗研磨是否達到所要求的細度；⑥ 在包裝之前，每次都要進行篩余物測定，以免堵塞篩網和泵；⑦ 一般水溶性體系總是受到細菌的威脅，所以必須按常規進行細菌數的測定；⑧ 一般對于色漆必須進行色澤和光澤度的測定。通常室內用的分散液涂料是十分廉價的，但仍然要求滿足下面幾方面的性能：①遮蓋性；②白度；③消光性；④耐擦洗性。下面幾方面性能是根據使用需要所提出的進一步性能要求：①硬度；②彈性；③粘接性能。其中后面幾種性能可以用各種方法進行測試，如，沖擊硬度或Buchholz硬度測量、沖 擊性能和交叉粘接性能等。對于防腐蝕涂料還要進行與腐蝕有關的性能測試（如鹽霧、耐潮 濕性、耐介質浸泡實驗等）以及產生瞬蝕的可能性。第五步放料之后，就可以過篩包裝了。這里同樣也要考慮涂料對于剪切力的穩定性。根 據需要，涂料包裝可以選擇小的密封罐、大桶和其他容器，但要注意正確選擇容器的材料， 生產設備的選擇也遇到同樣的材料問題。用聚乙烯容器包裝建筑涂料比較好。使用金屬容 器，其內表面都要用適宜的涂料完全涂覆，包裝一般的涂料也要如此要求。最新的發展趨勢 是使用大容器，這樣可以方便容器在生產者和使用者之間循環使用，主要是如何確保容器的 清潔。涂料在貯存期間要特別注意防凍。貯存溫度以不低于+ 5°C為宜。如要用同一套設備同時生產水性涂料和含溶劑涂料，技術和經濟上就有很大矛盾，這樣 在經濟上最好，但在技術方面可能存在問題，水性涂料非常容易出現絮凝現象，就會阻塞管 道、篩和泵等。所以兩種產品應該嚴格分開。對不同品種的水性涂料的生產工藝和過程需作 適當的調整。