水性塗料是以水作為溶劑或分散介質形成的塗料。進入20世紀90年代,水性塗料發展速度非常快,已形成多品種、多功能、多用途的產品體係。水性塗料具有無毒、無昧、無汙染等優點。這些特性已逐漸被人們所認識,在很多應用領域, 已作為含溶劑塗料係統(簡稱溶劑塗料)的替代品。水與普通的溶劑相比,水有明顯不同的性質(見下表)。
水性塗料按其樹脂與水相溶的關係,可分為水溶型塗料、水分散型塗料和水乳化型塗料三種。最早的商品化水性塗料是在20世紀30年代出現的,當時在加拿大出現了以聚醋酸乙烯膠乳為粘接劑的商品塗料。隨著合成樹脂技術的不斷發展和各種單體不斷商品化,出現了多種樹脂膠乳,包括聚丙烯酸酯膠乳、苯乙烯-丁二烯共聚膠乳、苯乙烯-丙烯酸醋共聚膠乳、醋酸乙烯-丙烯酸醋共聚膠乳和醋酸乙烯-乙烯共聚膠乳等。在水性塗料中,水作為溶劑和分散介質,與普通的溶劑和分散介質相比,水有以下明顯的特點。
①水在0℃結冰,根據這一規律,水性塗料應保存在凝固點以上,應隨時檢查塗料的技術性能(穩定性、使用性、表麵特性)是否因溫度變化而變化。
②水在100℃沸騰,單一的水揮發時其揮發性比溶劑低得多。對於含有機溶劑的塗料溶劑會隨時間均勻揮發而形成光滑的塗料表麵,而對於水性塗料要形成平整光滑的表麵就很困難。
③水的表麵張力明顯比有機溶劑高。這就導致水性塗料對被塗基層的浸潤較差。所以在使用水性塗料時必須提供清潔的基層,必要時需加入助劑來降低水的表麵張力。
④與溶劑相比,水的汽化熱很高。因此水性塗料的幹燥需要更多的能量,也需更長的時間。對於沒有吸收能力的基層比具有吸收能力的基層(與含溶劑塗料相比)幹燥時需更多的能量。使用溶劑型塗料時,因為存在爆炸危險,總要保持通風,以保證有機溶劑與空氣的比例不超過爆炸極限。使用水性塗料時,也需保證一定的通風量,以帶走不燃的水蒸氣和可能存在的輔助溶劑及凝聚物。
⑤水具有不燃性,這一優點可以降低保險費用,同時也有利於安全貯存和運輸,使用時接觸也安全得多。使用水性塗料最大好處之一就是使用過程中沒有燃爆的危險。
⑥水具有有機溶劑完全不同的溶解度參數。它比有機溶劑具有明顯的極性,能形成更多的氫鍵。樹脂與水之間的相互作用在性質和強度方麵都與溶劑型塗料不同。
⑦水的偶極矩和介電常數與有機溶劑有不同的值。
⑧水的電導率和熱導率與有機溶劑有明顯區別。
水性塗料中水的主要特性
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