水性涂料的定義是“涂料中大多數揮發(fā)性物質(zhì)的配方是水”。在水基涂料中，水獨特的物理性質(zhì)及其普遍性決定了水基涂料的應用和技術(shù)的發(fā)展。隨著(zhù)人們環(huán)保意識的不斷提高和環(huán)境法規的日益嚴格，水性涂料將成為21世紀世界涂料市場(chǎng)的主角，目前在我國有著(zhù)巨大的市場(chǎng)。

1發(fā)展水性涂料的重要性

水在我們的日常生活中已經(jīng)變得很平常。水的重要性的原因是這里強調是涂料中的其他組件通常不提到強調,因為“水”這種類(lèi)型的油漆已經(jīng)取代或大部分取代了惱人的其他類(lèi)型的涂料,它往往是“有機溶劑”,各種各樣的問(wèn)題。從實(shí)際工程應用的角度來(lái)看，涂層的性能在很大程度上取決于溶劑的特性。

水性涂料越來(lái)越受到人們的重視，并取得了很大的進(jìn)步。限制有機溶劑向大氣中排放是其技術(shù)進(jìn)步的動(dòng)力，也是粉末涂料和高固含量涂料發(fā)展進(jìn)步的動(dòng)力。減少有機溶劑的揮發(fā)對環(huán)境和經(jīng)濟都很重要。美國首先制定政府法規，限制烯烴、芳香族化合物、支鏈酮等有機溶劑和其他光敏揮發(fā)物的使用。法規是1966年7月洛杉磯縣頒布的“六六法規”。原因是洛杉機公司對有機溶劑造成的環(huán)境問(wèn)題深感憂(yōu)慮。由于城市的地理環(huán)境，揮發(fā)性有機溶劑在城市中聚集并長(cháng)期滯留。它們在城市上空盤(pán)旋，經(jīng)常引起由光化學(xué)反應產(chǎn)生的濃霧，給城市帶來(lái)很大的麻煩。早在1970年，美國政府就制定了控制碳氫化合物排放的全國性法規——《清潔空氣法》。

除了環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)外，水性涂料還有許多其他的優(yōu)點(diǎn)。特別是對于涂料行業(yè)的工人來(lái)說(shuō)，水基涂料的廣泛使用，可以降低或避免有機涂料的潛在毒性，避免火災隱患。在廢物處理方面，一般水性涂料產(chǎn)生的垃圾比溶劑型涂料更容易處理而不產(chǎn)生毒性。從經(jīng)濟上來(lái)說(shuō)，水基涂料更具有吸引力，因為水是便宜和容易回收的溶劑的工程溶劑。與經(jīng)常受油價(jià)影響的有機溶劑相比，水是經(jīng)濟、穩定的選擇。

涂料使用后的3-6個(gè)月也是很有可能危害人類(lèi)健康的。涂料中所含的有害物質(zhì)主要是揮發(fā)性苯，苯系物是主要污染物。據了解，世界衛生組織已確定苯為致癌物，可導致癌癥和血液疾病。除了施工過(guò)程中不可忽視的污染外，遷入后的危害也不可低估。

正是由于上述水性涂料的各種好處，雖然一些保守的涂料用戶(hù)仍在猶豫，但各種水性涂料卻越來(lái)越受歡迎。涂料領(lǐng)域的研究人員越來(lái)越多地致力于水性涂料的研究。

2水性涂料的綠色推薦標準和范圍

2002年7月，中國環(huán)境標志產(chǎn)品認證委員會(huì )秘書(shū)處與國家環(huán)境保護總局聯(lián)合發(fā)布了新的《水性涂料環(huán)境標志產(chǎn)品技術(shù)要求》?！兑蟆逢U述了家居裝飾中常用的水性涂料的環(huán)保、綠色和環(huán)保。健康和安全標準制定了強制性規定。熟悉的多樂(lè )士、新日鐵、富雅等涂料成為一批通過(guò)新標準的涂料。全國8000多家涂料公司中，只有30多家擁有100多種符合標準的水性涂料。

首先是各方面關(guān)注的VOC(揮發(fā)性有機化合物)指標。由于定義不明確，很多公司認為他們的產(chǎn)品已經(jīng)達到了高于標準的水平。這種誤解源于兩個(gè)有影響力的標準頒布的質(zhì)量監督、檢驗檢疫的有害物質(zhì)限制內墻涂料和安全標準,衛生和質(zhì)量評價(jià)規則北京市統計局發(fā)布的質(zhì)量監督和管理。兩者都將VOC定義為油漆中一升揮發(fā)性有機化合物。VOC值的國家標準是VOC的含量。而世界各國對VOC的定義是指扣除干重的水分后，一升油漆中VOC的含量。這一差異導致北京規定的VOC≤125 g/l，而國外則相當于250 g/l。它是國外水性涂料與溶劑型涂料的分界線(xiàn)。200克/升的國家強制性標準相當于國外410多克/升，已經(jīng)超過(guò)了水性涂料的限值。因此，很多人僅僅依靠數值就說(shuō)1999年環(huán)境標志標準規定的250克/升的限值比北京規定和國家強制標準要寬。由于與標準VOC測量標準相同，1999年環(huán)境標簽標準實(shí)際上比上述兩個(gè)強制性標準更嚴格。2002年環(huán)境標簽標準規定內墻涂料≤100 g/l是根據美國ASTM方法正確檢測和計算VOC值而得出的。該限值與美國標準相同，比以上兩個(gè)標準更加嚴格，體現了綠色推薦產(chǎn)品的高標準和嚴格要求。

其次，公眾對苯、甲苯、二甲苯、乙苯、鹵代烴、甲醛和甲醛聚合物以及鉛、鎘、鉻、汞等重金屬的認識不清楚。這些是不允許添加的，所以沒(méi)有高或低的含量。區別是遵守“不添加”的規則。許多公司將這些指標作為健康涂料的依據，這與水基涂料的實(shí)際情況并不相符。出于這個(gè)原因,國家環(huán)境保護總局標準明確指出,所有上述物質(zhì)只是來(lái)控制有害物質(zhì)的限制帶來(lái)的雜質(zhì),也就是說(shuō),限制有害物質(zhì)帶來(lái)的不純的成分如顏料、二氧化鈦、乳劑、等,是不允許人為地補充道。

第三是水性涂料的范圍。除廣泛應用的內外墻涂料外，水性木材涂料、水性防腐涂料、水性防水涂料、水性聚氨酯涂料也進(jìn)入綠色推薦標準范圍。僅以水性木漆為例。在2004年雅典奧運會(huì )上，所有場(chǎng)館都指定了水性木漆。對于家庭裝修，德國和法國已經(jīng)規定，鄰居不允許聞到有機溶劑的味道。為了適應這種以人為本的趨勢，更多地支持各種水性涂料是本新標準的目標。

3水性涂料常見(jiàn)的難點(diǎn)

水性涂料和有機溶劑涂料在某些地方是相似的。然而，在某些情況下，水性涂料往往面臨著(zhù)有機溶劑涂料所沒(méi)有的一些困難。這兩種體系的區別是在成膜過(guò)程中揮發(fā)分連續相的逐漸消失機制。成膜過(guò)程對涂層的性能有很大的影響，受到廣泛的關(guān)注。

3.1水性涂料中的水沸點(diǎn)高，揮發(fā)過(guò)程非常緩慢，對環(huán)境濕度的依賴(lài)性強。在低濕度條件下，它可能很快干燥，有時(shí)會(huì )造成裂縫。在高濕度的情況下(如尼加拉瓜，一個(gè)熱帶國家，濕度通常達到78-85%)，成膜過(guò)程會(huì )非常緩慢，導致涂層下垂。干燥需要更多的能量，甚至是溶劑型涂料的四倍，因為水的比熱容更大。

3.2水性涂料對施工過(guò)程和材料表面的清潔度要求較高。由于水的表面張力高，不易滲透，易造成涂膜的收縮。這個(gè)問(wèn)題在油性表面上尤其突出。

3.3水性涂料在強機械力作用下的分散穩定性差。當輸送管道內流速急劇變化時(shí)，分散的顆粒被壓縮成固體顆粒，導致涂膜出現點(diǎn)蝕現象。要求輸送管道外形良好，管壁無(wú)缺陷。

3.4水性涂料對涂裝設備有很強的腐蝕性，特別是對鐵質(zhì)設備的銹蝕。通常需要使用防腐襯里或不銹鋼材料，且設備昂貴。還需要水基涂料對輸送管道的腐蝕、金屬的溶解、分散顆粒的沉淀、涂層膜的點(diǎn)蝕。

3.5烘干型水性涂料對施工環(huán)境條件(溫度、濕度)要求嚴格，增加了溫濕度控制設備的投入，也增加了能耗。

3.6水分蒸發(fā)潛熱大，烘烤能耗大。陰極電泳涂料需在180℃烘干;而乳膠涂料需要很長(cháng)時(shí)間才能完全干燥。

3.7沸點(diǎn)較高的有機共溶劑在烘烤過(guò)程中會(huì )產(chǎn)生大量油煙，凝結后會(huì )影響涂層膜的外觀(guān)。

3.8形成的涂層往往對水敏感，即使空氣中的水蒸氣含量增加，也會(huì )引起涂層起皺。

雖然水性涂料存在很多問(wèn)題，但通過(guò)對配方、涂裝工藝及設備等技術(shù)方面的不斷改進(jìn)，在工藝過(guò)程中避免了一些問(wèn)題，也有一些通過(guò)配方本身進(jìn)行了改進(jìn)和完善。

4結論與展望

試著(zhù)對水性涂料的要求、特點(diǎn)和難點(diǎn)做一個(gè)簡(jiǎn)要的研究。作為一種新型的“日出”涂料，水性涂料已經(jīng)并將繼續快速發(fā)展。鑒于人們對環(huán)境保護、能源和健康的日益關(guān)注，在可預見(jiàn)的未來(lái)，水性涂料的開(kāi)發(fā)將是政府和科技工作者的一項持續而持久的任務(wù)。

在技術(shù)創(chuàng )新方面，水溶性、交聯(lián)劑和表面活性劑是科學(xué)研究的關(guān)鍵。近年來(lái)，水性涂料的研究和發(fā)展方向是致力于抗應力和環(huán)境溫度變化，提高整體整體性能，進(jìn)一步減少常用溶劑的使用。乳液組裝技術(shù)的發(fā)展使膠束具有自聚能力，這種活性團聚體可以減少常用溶劑的使用。水性涂料整體性能的提高是由于采用了基于聚氨酯和雜化聚合物的新配方，以及使用了新的交聯(lián)成膜方法(如UV照射)。