武漢工程大學(xué)專業(yè)論壇論文

1、武漢工程大學(xué)化工與制藥學(xué)院 課程名稱： 專業(yè)論壇 題 目： 水性漆樹脂合成及應(yīng)用進展 學(xué)生姓名： 專 業(yè)： 精細化工 班 級： 學(xué) 號： 任課教師： 成績評定： 化工與制藥學(xué)院 制目 錄水性漆簡介1水性漆的特點1一般涂料的種類2水性漆的組成及性能4水性漆在各方面的應(yīng)用5水性漆在汽車方面的應(yīng)用5水性漆在鐵路方面的應(yīng)用6水性漆在電梯方面的應(yīng)用7水性漆在船舶方面的應(yīng)用7水性漆廢水的處理10制約水性漆應(yīng)用的因紊10促進水性漆應(yīng)用的因素11水性漆在中國的應(yīng)用前景12水性漆簡介水性漆是指通過樹脂改性增加極性功能鍵數(shù)量，同時輔以表面活性劑，從而形成以水為分散劑的油漆種類。水性漆因為大多以純水為主要溶劑，在涂

2、裝作業(yè)中也以純水為主要稀釋劑調(diào)節(jié)涂料黏度，大大降低了噴涂過程中揮發(fā)性有機化合物（VOC）的排放。水性漆雖然也含有有機溶劑，但含量只有傳統(tǒng)溶劑型漆的 1/101/7，在環(huán)境問題日趨嚴重的今天，水性漆代替?zhèn)鹘y(tǒng)溶劑型漆已經(jīng)成為必然趨勢。目前國際上，較大的工業(yè)涂料生產(chǎn)廠商都逐步用水性漆產(chǎn)品代替溶劑型漆，尤其是在汽車工業(yè)領(lǐng)域，如車身涂裝采用溶劑型漆，一般生產(chǎn)過程中 VOC 的排放要超過 120 g/m3,而采用水性中涂及面漆，可以將VOC 排放降低到 40 g/m3以下。目前各大汽車生產(chǎn)廠采用的汽車面漆基本已經(jīng)全部水性化，水性中涂漆也在一些廠商的涂裝線上應(yīng)用。水性漆的特點水性漆與溶劑型漆相比具有低揮發(fā)速

3、率、高表面張力、高導(dǎo)電性、腐蝕性以及易產(chǎn)生氣泡的特點,導(dǎo)致水性漆在設(shè)備和施工工藝方面與溶劑型漆相比有所不同。水與一般溶劑的特性比較如表1所示。水性漆中水的揮發(fā)主要通過控制噴漆室的溫度和濕度來進行調(diào)節(jié),而溶劑型漆可以通過調(diào)整稀釋劑的蒸發(fā)速率來調(diào)整涂著固體分。水性色漆的涂著固體分通常為20%一30%,而溶劑型色漆的涂著固體分高達60%一70%,因此水性色漆的平滑性較好,但同時需增加加熱閃干區(qū),否則容易出現(xiàn)流掛、氣泡等質(zhì)量問題。涂料流變性的控制技術(shù)是水性漆的設(shè)計關(guān)鍵,水性色漆的流變特性如圖l所示。在噴涂水性漆時,在高剪切力的狀態(tài)下,水性漆的粘度迅速下降,保證涂料具有良好的微?；Ч?當剪切力消除后,

4、迅速恢復(fù)高粘度狀態(tài),從而保證了金屬顏料良好的定向效果以及抗流掛性能。一般涂料的種類 1.防腐涂料 防腐涂料主要包括金屬結(jié)構(gòu)防腐涂料、海洋設(shè)施防腐、船舶與集裝箱涂料。我國防腐涂料市場以其成長性，已成為世界知名涂料公司競相角逐的市場。如佐敦公司在張家港的現(xiàn)代化涂料生產(chǎn)廠投產(chǎn)，式瑪卡龍在昆山設(shè)立防腐涂料研發(fā)中心，日本中涂化工在上海建設(shè) 10 萬噸每年防腐涂料工廠，常州涂料化工研究院建立中海油腐蝕與防護重點實驗室，拜耳材料科技、阿克蘇諾貝爾、PPG、宣威、海虹老人牌等在 ASIACOAT 涂料展中集體亮相，目標都是看準了中國市場。 2.卷材涂料近年來，彩板應(yīng)用在我國建筑業(yè)悄然興起，帶動了卷材涂料的發(fā)展

5、。以前卷材涂料曾出現(xiàn)過產(chǎn)能過剩、市場低價無序競爭的局面，但經(jīng)過近年來的理性發(fā)展，目前其銷量已突破10 萬噸，優(yōu)質(zhì)優(yōu)價策略得到市場認同。其中氟碳卷材涂料、高耐久性卷材涂料、自潔性卷材涂料及加工性能好的卷材涂料成為研發(fā)的熱點，部分品種已開始產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。 3.功能涂料我國正建設(shè)節(jié)約型和諧社會，具有與保溫節(jié)能配套的外墻涂料和具有反射太陽能的溫控涂料，逐漸成為研發(fā)熱點之一，納米復(fù)合涂料則是功能性涂料的生力軍。其中，納米透明隔熱涂料是節(jié)能環(huán)保涂料的新寵，而納米復(fù)合內(nèi)墻涂料具有抗菌、除異味與游離甲醛的功效，是家裝環(huán)保涂料的新品，江蘇、上海、湖北、廣東等地的不少企業(yè)已這一領(lǐng)域申請多項專利并形成工業(yè)化產(chǎn)品。 4

6、.粉末涂料 白色家電和金屬家具工業(yè)的快速增長拉動了亞洲地區(qū)粉末涂料工業(yè)，同時家用產(chǎn)品市場的擴大和半自動生產(chǎn)機械被生產(chǎn)商大量使用也是粉末涂料應(yīng)用增長的因素。北京奧運會的標志性建筑物“鳥巢”及“水立方”吸引了中外大眾的眼球，這兩個造形獨特的建筑物不單設(shè)計獨特，更是采用了各種先進建筑技術(shù)，其口包括阿克蘇諾貝爾提供的粉末涂料，該公司是北京奧運會的兩家官方涂料供應(yīng)商之一。 我國粉末涂料年產(chǎn)量達 50 萬噸，居世界第 2 位，尤其在原材料配套方面已自成體系，各類樹脂及流平劑、消光劑、光亮劑、發(fā)花劑等已達到國外同類產(chǎn)品水平。今后粉末涂料的應(yīng)用將不僅局限于家電產(chǎn)品，在汽車、管道、船舶和建材業(yè)也有廣闊的應(yīng)用空間

7、。中國環(huán)氧樹脂行業(yè)協(xié)會專家表示，粉末涂料新品種，如 UV 固化粉末涂料、雙層環(huán)氧粉末涂料、耐熱導(dǎo)電粉末涂料等，已引起業(yè)內(nèi)廣泛關(guān)注。 5.水性木器涂料我國是世界木器家具和家具涂料(木器漆)的生產(chǎn)大國，隨著環(huán)保法規(guī)的不斷強化，水性木器涂料也成為了研發(fā)熱點。其中，水性聚氨酯涂料是研發(fā)主流，已有多種產(chǎn)業(yè)化品種問世，性能已接近溶劑型涂料水平，成為木器涂料的主流品種之一，在家裝、建筑翻新等領(lǐng)域體現(xiàn)出優(yōu)越的環(huán)保性能。 水性漆的組成及性能水性漆是以水作為稀釋劑，不含有機溶劑的涂料，無毒無刺激氣味，對人體無害，不污染環(huán)境，漆膜豐滿，柔韌性好并且具有耐水，耐磨，耐老化，耐黃變，使用方便等特點，水性漆包括水溶性漆，

8、水稀釋性漆，水分散性漆3種，水性漆的主要組成：1聚合物乳液或分散體；2成膜助劑；3抑泡劑和消泡劑；4流平劑；5潤濕劑；6分散劑；7流變助劑；8增稠劑；9防腐劑；10香精；11著色劑；12填料；13調(diào)節(jié)劑；14蠟乳液或蠟粉；15添加劑等 據(jù)了解，水性漆在歐洲的使用率已經(jīng)達到 80%90%，并且從 2004 年 4 月 1 日開始，歐盟已禁止生產(chǎn)、銷售和使用油性漆。但在國內(nèi)，據(jù)中國涂料工業(yè)協(xié)會透露，水性漆的使用率還非常低，北京、上海等發(fā)達地區(qū)也不足 25%。隨著水性漆產(chǎn)品在硬度、漆膜豐滿度等方面的技術(shù)瓶頸被國內(nèi)企業(yè)攻克，水性漆的性能已經(jīng)超過傳統(tǒng)油漆，必將受到越來越多追求健康環(huán)保的消費者的青睞。水性

9、漆在各方面的應(yīng)用水性漆在汽車方面的應(yīng)用汽車涂裝的作用汽車涂裝，是指對各種車輛的車身和其他零部件進行涂漆裝飾，是典型的多層涂裝，涂裝材料，涂裝工藝，涂裝管理是影響汽車涂裝質(zhì)量的三大要素。涂裝材料的質(zhì)量和作業(yè)配套性是獲得優(yōu)質(zhì)涂層的基本保障；涂裝工藝是充分發(fā)揮涂裝材料的性能，獲得優(yōu)質(zhì)涂層的必要條件；涂裝管理是確保所有工藝的實施，確保涂裝質(zhì)量的穩(wěn)定，達到涂裝目的的重要條件，三者之間相輔相成，互為依托。對汽車進行涂裝主要有4個作用：1保護作用.汽車的主體是由鋼材構(gòu)成的，在使用的過程中要經(jīng)歷風吹，日曬，雨淋等，對汽車的腐蝕性較大，影響汽車的使用壽命。這就要求汽車有一定的防腐性能，汽車涂裝就等于在汽車上覆蓋

10、一層保護膜，具有防水，避免產(chǎn)生微生物，防紫外線和酸堿氣體或者其他液體的侵蝕，防石擊等功能，延長了汽車的壽命。隨著新型材料上市，涂膜保護的作用越來越大，具有了彈性，耐污染等性能2裝飾作用。汽車由單一的顏色朝著多姿多彩發(fā)展，汽車油漆經(jīng)歷了素色漆，金屬漆，珍珠漆的發(fā)展歷程，給人以視覺的享受，從而提升汽車美觀，外觀美給予人美。3特殊標識.通過給車身噴涂不同的油漆顏色和圖案，人們可以輕松辨別出汽車所代表的用途和領(lǐng)域，如醫(yī)用車是以白色為主色，軍用車是以綠色為主。4特殊作用，由于汽車的具體用不同，所使用的涂料也有著特殊的意義，如用于運輸糧油或者牛奶運輸車要在車體表面和內(nèi)部涂上特殊的涂料，用以保護糧油和牛奶新

11、鮮度；而運送化工物品的運輸車則必須要防腐蝕和防滲漏。水性漆在鐵路方面的應(yīng)用鐵路貨車目前的主要涂裝工藝過程如下：打砂表面處理涂裝預(yù)涂漆涂裝防銹底漆涂裝車輛面漆，預(yù)涂底漆主要使用可焊性的醇酸類或環(huán)氧類油漆作為工序間的防銹，防銹底漆多用醇酸類或雙組分環(huán)氧類底漆，面漆以厚漿醇酸漆為主，現(xiàn)用該涂裝體系價格便宜，且具有良好的耐候性，防腐性以及良好的施工厚涂性，對施工環(huán)境要求較低，產(chǎn)品各方面性能良好，但該涂裝體系所用涂料含有對人體有害的成分，且污染環(huán)境嚴重，受到當前社會發(fā)展環(huán)保要求的限制。水性漆具有無毒環(huán)保，不含苯類等有害溶劑，不含游離，施工簡單方便，不易出現(xiàn)氣泡，顆粒等油性漆常見弊病，固體含量高，漆膜豐滿

12、堅韌且手感好，不黃變，耐水性優(yōu)良，不燃燒，耐高溫等諸多優(yōu)點，隨著社會的不斷發(fā)展，我國對涂料安全和環(huán)保要求也不斷提高，水性涂料正因其所具有的低危害，低污染特性，在鐵路涂裝方面也存在極大的發(fā)展空間，但水性漆在鐵路貨車涂裝中的發(fā)展也受到了很大的限制，首先是價格方面，水性漆的價格是現(xiàn)用厚漿醇酸類油性漆的45倍，其次是對溫度和濕度等施工環(huán)境要求較高，就目前鐵路貨車生產(chǎn)廠家的涂裝設(shè)施來說，只有春秋季才能滿足水性漆的施工要求，并且會大量增加涂裝成本，總之，水性漆是今后涂裝行業(yè)發(fā)展的趨勢，也是鐵路貨車涂裝的發(fā)展趨勢，但由于各方面的局限性，水性漆在鐵路貨車上大批量地應(yīng)用還需要一個漫長過程。水性漆在電梯方面的應(yīng)用

13、在電梯生產(chǎn)中，鈑金件加工是主要制作工序之一。鈑金件制作中碳鋼材料占主要比例，碳鋼材料都需要進行涂裝處理，其目的主要是提高被涂裝件的防護性和裝飾性，目前大部分電梯的涂裝為噴粉涂裝，因噴粉涂裝具有生產(chǎn)成本低。環(huán)保而得到廣范應(yīng)用，但噴粉涂裝因換色困難。裝飾性不如噴漆好，使用受到一定限制。日立電梯（上海）有限公司涂裝生產(chǎn)線于2008年6月建成投產(chǎn)，涂裝線設(shè)計方案在初期論證時，把追求產(chǎn)品的高品質(zhì)，生產(chǎn)過程中超級環(huán)保節(jié)能作為工作指導(dǎo)思想，通過對原材料，設(shè)備，工藝等綜合因素考慮，底漆采用電泳涂裝，面漆采用水性漆靜電噴涂工藝，底漆電泳涂裝保證了涂裝產(chǎn)品防護性能要求，面漆水性漆靜電噴涂滿足其裝飾性能要求，且電泳

14、底漆和水性面漆共線生產(chǎn)，實現(xiàn)了涂裝生產(chǎn)高度自動化，環(huán)保節(jié)能，能明顯提高涂裝產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率。水性漆在船舶方面的應(yīng)用為解決國內(nèi)目前船用水性漆全部依賴進口的問題，廈門思成達信息科技有限公司推出“SCD”船用水性叔碳酸乙烯酯金屬漆，填補了國內(nèi)船用高性能水性漆空白。目前，該船用水性叔碳酸乙烯酪金屬漆已被廣泛應(yīng)用于船舶修造業(yè)與各種鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)業(yè)。 “SCD”船用水性叔碳酸乙烯酯金屬漆以叔碳酸乙烯酯共聚物為基料，具有施工簡便、環(huán)保節(jié)能、安全健康、節(jié)省成本的特點。其良好的耐梅水腐蝕性，優(yōu)異的物理機械性能，出色額耐磨、耐沖擊及耐候性可以解決船舶的外弦、甲板等部位出現(xiàn)的由于干濕交替作用引起的腐蝕、波浪沖擊引起的損

15、壞及紫外線照射引起的老化等問題；而其耐酸、耐堿性堪稱既環(huán)保又安全。據(jù)介紹，采用“SCD”船用水性叔碳酸乙烯酯金屬漆時，涂裝作業(yè)施工十分簡便。如黏度較大，可以直接用自來水稀釋，施工前清除鋼材表面油污、砂土雜物、疏松浮銹即可。 在環(huán)保節(jié)能方面，“SCD”船用水性叔碳酸乙烯酯金屬漆的優(yōu)勢十分明顯。一方面，其以自來水為稀釋劑，使用無公害高性能的防銹顏填料；而鈍化型或緩蝕型海洋重防腐涂料等傳統(tǒng)油漆一般使用含鉻、鉛、鋅等重金屬的防銹顏料。另一方面，傳統(tǒng)油漆調(diào)好后在幾個小時內(nèi)必須用完，否則就會固化造成浪費；而水性叔碳酸乙烯酯金屬漆一次未使用完還可接著用，即使放久了也不會變質(zhì)。 在安全健康方面，傳統(tǒng)油漆易燃易

16、爆，在船舶涂裝時，必須嚴密采取防火、防爆、防觸電、防毒等措施。另外，使用傳統(tǒng)油漆給船舶涂裝時必須避開明火作業(yè)，其他作業(yè)一定得等涂裝完畢，再經(jīng)過嚴格的測爆合格后才能進行。這不僅使其他作業(yè)為涂裝讓路，而且給生產(chǎn)總進度造成了一定影響，同時造成人力資源浪費。由于“SCD”船用水性叔碳酸乙烯酯金屬漆不含揮發(fā)性溶劑的原因，屬于不燃不爆型，加上自身的耐高溫特性，不會影響到同時進行的焊接作業(yè)。同時，還省去了在涂裝過程中污染物處理、個人防護和設(shè)備的保養(yǎng)維修等系列工作，可避免因有機溶劑對施工人員造成的傷害。 當前，造修船企業(yè)成本壓力加大，采用水性叔碳酸乙烯酯金屬漆還可以降低施工成本。傳統(tǒng)船舶涂料的原材料價格甚至高

17、過某些水性涂料，以二甲苯的價格為例，已由 2003 年最低每千克 3元左右漲到現(xiàn)在的每千克 6 元多。加上國內(nèi)的法規(guī)要求使用二甲苯生產(chǎn)需征稅，也增加了的企業(yè)生產(chǎn)成本。而船用水性叔碳酸乙烯酯金屬漆采用無機原料配方，以水作為稀釋劑，施工工具用自來水清洗即可，造修船企業(yè)的成本大大降低。而且，船用水性叔碳酸乙烯酯金屬漆涂刷面積大，每千克可涂刷 810 平方米，防腐時間是普通防腐涂料的 23 倍。 船用水性叔碳酸乙烯酯金屬漆改善了傳統(tǒng)工藝，在一定程度上起到了提升涂裝質(zhì)量的作用。盡管目前造修船企業(yè)的技術(shù)在不斷提高，但無論是哪種工藝都必須先除銹。除銹的方法也很多，如人工除銹、風動工具除銹、高壓水除銹、干噴砂

18、除銹等，但無論哪種方法都有其弊端。風動工具除銹簡單，但效率低，質(zhì)量差；高壓水除銹效率高，成本也高，淡水消耗量大，鋼板不能“出白”，且有反黃現(xiàn)象，不適合油漆涂裝；干噴砂除銹質(zhì)量高，但污染產(chǎn)重，采用較先進的干噴砂還會增加成本。目前，許多中、小造修船企業(yè)并沒有能力建立作為船舶涂裝的主要設(shè)施一鋼材預(yù)處理流水線和噴丸涂裝房，多依靠大船企，委托大船企對需要使用的鋼材進行預(yù)處理。預(yù)處理的質(zhì)量好壞取決于加工企業(yè)，造修船企業(yè)本身是無法對其進行控制的，從而增加了船舶二次除銹的工作量。 此外，部分船舶及海洋工程設(shè)施會存在一些不能搬動的部件，部件在維修時往往是難以進行徹底的表面處理的，即使是處理了，也仍有不同程度的銹

19、蝕物留，并處于高度潮濕狀態(tài)，這就追切需要一種可以在低處理表面上直接進行涂裝的高性能涂料船用水性叔碳酸乙烯酯金屬漆就能帶銹涂刷，施工于有銹、無銹，堅硬的氧化皮及舊漆膜的鋼表面，對于形狀復(fù)雜除銹困難的大型構(gòu)件更顯其獨特的優(yōu)越性，既降低了施工難度，也減少了修船成本。水性漆廢水的處理 由于國內(nèi)濕式涂裝車間循環(huán)水中所用的漆霧凝聚劑大都沿用溶劑型漆時代的藥劑，不能有效地處理水性漆，存在著循環(huán)水運行時間短、污水排放量大等問題。而水性涂料生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)過程中也產(chǎn)生大量的廢水，由于水性漆在水中分散的性質(zhì)，使得含有水性漆的廢水處理更加困難。在處理含有水性漆的廢水過程中，經(jīng)常碰到泡沫大，破乳不完全，濁度降低困難，影響

20、后續(xù)生化處理效果，造成排放不達標；分離出來的漆渣含水率高等諸多問題。 針對這種情況，我們制備出陽離子混凝劑，已應(yīng)用于浙江某涂料生產(chǎn)企業(yè)廢水處理工藝中；并作為漆霧凝聚劑，應(yīng)用于上海部分汽車零部件廠水性漆涂裝線，基本滿足了用戶的要求。制約水性漆應(yīng)用的因紊1)設(shè)備投資大:水性中涂烘干需增加預(yù)升溫段,水性色漆與罩光清漆之間需增加色漆加熱閃干烘房,因此對油漆車間的場地要求更大。輸調(diào)漆系統(tǒng)、噴漆和烘房需采用不銹鋼材料制造。噴漆室需增加中央空調(diào)系統(tǒng)。2)能耗大由于要采用色漆加熱閃干和中涂預(yù)升溫工藝、以及噴漆室需嚴格控制溫濕度,夏季也要送冷風,因此所需要的能耗大大提高,同時也增加了CO2的排放。3)國內(nèi)1996年之前建設(shè)的汽車涂裝線按照水性漆施工工藝設(shè)計,很難進行設(shè)備改造來進行水性漆的施工。促進水性漆應(yīng)用的