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水溶性涂料

建筑材料

水溶性涂料是以水溶性树脂为基料，水为溶剂的涂料。树脂分子量低，亲水性高，固化时可通过自身的反应基团或加入固化剂与亲水基团反应。水溶性涂料按干燥类型可分为烘干型与常温干燥型。因不含有机溶剂，所以施工安全，对人体无损害。但其性能较溶剂型涂料差。应用最成功的水溶性涂料是电泳涂料，广泛用于汽车整体涂装，已达到5年无锈蚀、10年无穿孔腐蚀的水平。

特点
水溶性涂料价格低廉，且有一定的装饰性和保护性。生产工艺简单，原材料易得，耐擦洗性不如乳胶漆，一般在10次以下，易起皮、脱落、开裂、起泡。水溶性涂料在我国市场占有较大份额。
水溶性涂料一般用于建筑物内墙涂刷，其成膜机理不同于传统涂料的网状成膜，而系为开放型颗粒成膜，因而它不但附着力强且具有独特的透气性，此性能非常适宜并满足室内涂装的特别要求。此涂料在生产施工过程当中，由于不含有机溶剂，所以能做到安全、无毒、无味、不燃、不污染环境，被誉为“绿色建材”。
种类
电泳涂料
电泳涂料是一种仅适用于电泳涂装法的专用涂料。它是利用在水中带电荷的水溶性成膜聚合物，在电场作用下泳向相反电极（被涂物）表面而沉积析出。目前已广泛地应用于汽车、轻工、仪表、电器等工业部门。
阳极电泳涂料：成膜物是阴离子型树脂，常用多羧酸基的聚合物、氨水无机碱或有机胺成盐而溶于水，在水中离解成多阴离子的聚合物。
阴极电泳涂料：成膜物是阳离子型树脂，主要的是大分子链上含有N原子团，用有机酸（如甲酸、乙酸、乳酸）或无机酸（盐酸、磷酸）中和而成为水溶性。与阳极电泳涂料相比，其优点是沾污漆膜度轻，基材溶出量少，耐碱性、耐盐雾性能好；缺点是对原材料选择有局限性，价格较高，烘干温度较高。
水溶性烘漆
水溶性烘漆常作为底漆，以电泳涂装。作为面漆的有水溶性丙烯酸树脂类和聚酯树脂类，这两个品种具有良好的保光、保色性，耐污染，不集尘。
水溶性自干漆
应用最广的是水溶性醇酸树脂漆，有底漆、面漆和防腐漆等品种。水溶性醇酸漆可用刷涂、淋涂、浸涂等方法施工。可在低温或高温下干燥成膜，但干燥缓慢；作为工业用漆，需要温湿调节或低温烘烤以缩短干燥时间。
成膜固化机理及固化剂
成膜过程特点
水溶性涂料的成膜固化机理与一般溶剂型涂料相同，但其成膜过程却另有特点：
水溶性树脂由于需水溶，其分子量都不会太大，否则水溶困难，因此，作为一种高分子材料使用多半是制成热固型的。在涂膜加热固化过程中，通过树脂系统中的活性基团或外加交联剂的活性基团之间的交联反应形成不溶不融的网状结构，从而提供优良的漆膜性能。当然也有些自干型的水溶性涂料，但这些是在催干剂的存在下通过氧化交联成膜固化的。
为了增加水溶性树脂的水溶性，多半水溶性树脂都是以羧酸盐或胺盐的形式存在。因而在成膜固化过程中，首先是氨或胺的挥发。当然在加热过程中，也有可能形成胺的衍生物。也有使用氨/锆络合物作羧酸型高聚物的交联剂，当树脂里的水和氨在常温挥发后，酸性高聚物与锆离子可通过离子键进行交联成膜，常温下可以干燥。
离子交联方法简单，在其他水性系的常温交联中，也获得应用。
水溶性涂料除采用刷、喷、辊、浸等一般涂装外，更重要的是用于电沉积涂装。当然作为电沉积涂装的涂料在制造上另有要求。在电沉积涂漆过程中，带双键的分子一部分吸收了水电解产生的氧，因而使干燥成膜速度加快。
固化剂
水溶性涂料在漆膜形成之前成膜物质自然是溶于水的，一旦成膜后又必须不溶于水。因此，在成膜过程中必须有成分或结构的变化，这种变化的实质是使亲水性官能团消失或大大降低其极性，两者必具其一，这个过程称为交联固化。水溶性树脂按交联的方式可分为自交联和外加交联剂交联两类。前者只需加热，有时需在微量催化剂存在下加热到一定温度，经过一定时间，在脱水、脱氨（胺）的基础上，树脂本身的侧链活性基团之间发生反应，形成高度交联的网状结构。而后者树脂本身不具备互相发生交联反应的能力，必须添加另一种化合物来与树脂进行交联反应，这类物质称作交联剂。交联剂至少是两官能团的物质。
不同的侧链活性基团具有不同的反应方式，要求不同的反应条件，固化后生成不同的化学结构，因此也具有不同的反应特点。例如含烯丙基醚、环氧基、羟甲基或烷氧基甲基侧链的水溶性丙烯酸树脂都可以自交联，而含羧、羟基或氨基侧链的，则必须加入交联剂才能交联。
一般而言，最常用的固化剂有水溶性三聚氰胺甲醛树脂、苯代三聚氰胺甲醛树脂、脲醛树脂等，其中以水溶性六甲氧甲基三聚氰胺用得比较普遍。它与羧酸型水溶性树脂混合之后，有时可以加入强酸弱碱的盐（如对甲基苯磺酸铵盐、磷酸氢氨等），以促进其固化。但是，大多数水溶性聚合物都有潜催化作用，羧酸铵盐受热过程中，挥发出氨，羧基就能发挥催化作用，虽然加入强酸弱碱盐能加速固化，但对漆液的稳定性不利。
加入氨基树脂改性的水溶性漆用在电沉积涂装时，其中的氨基树脂往往不按配比量沉积，多数情况下，沉积上的漆膜内氨基树脂量比配方量低。为了克服这种不按配比沉积的现象，可采取将氨基树脂与水溶性树脂（未中和）加热缩合，使之部分交联，然后中和，制成水溶性漆。采取这种处理方法，可改善上述现象。
测试指标
耐水性
将涂有涂料的水泥板干燥7天后，浸在水中不少于4天，不剥落、不起泡、不粉化为合格。
耐碱性
按前法浸在碱水中不少于2天，不剥落、不起泡、不粉化为合格。
耐候性
将涂膜放在仿太阳强光仪器中加速晒、淋雨循环试验，急速测定涂膜在户外的耐久性， 无变色、粉化或开裂为合格。
变色
用紫外线、碱性和水分一起试验涂膜，经规定的时间和次数，变色不显著为合格。
弹性
涂膜在基底胀缩情况下对其拉伸情况进行测试。
黏性
是液体分子间相互作用而产生的阻碍其分子间相对运动能力的量度。也表示液体流动时所产生的摩擦力的大小。
附着力
干膜在底材上的粘附力， 取决于两个面层的化学键力、范德华力、分子间的作用力及静电引力。可用交叉切痕法或十字划格法测试。即用刮脸保险刀片在膜面上纵横切成1cm见方、深至基底的小方格，用胶带粘于其上，然后扯下胶带，而胶带上无涂膜痕迹。
光泽
涂膜对光的反射能力， 用光泽计测量， 测角为20°、60°、80°。
冻融稳定性
将涂料在-5℃16h；25℃、8h做三次循环。如冻后涂料不流动、呈豆腐渣状，则为不耐冻。
粉化
涂膜在阳光紫外线、墙体中的碱分、水分作用下，涂膜内的化学成分发生变化，破坏其粘结力，填料变得松散且脱落成粉。
杀菌
涂膜中含杀菌剂，能杀死粘在膜面上如大肠杆菌等菌类。
防霉
在潮湿环境下，在涂料组分中掺有防萨氏曲霉、黄曲霉、黑曲霉、土曲霉、木霉、芽枝梅、拟青霉、毛壳霉的化学剂，能抑制涂膜面藻类发生。
风化（析白）
在水或潮湿作用下，墙体中的盐分游移至涂膜表面，使其出现白斑块，影响涂膜面层观感效果。
表干
手轻触摸有粘感，手上却粘不上涂膜。
硬干
大拇指按于涂膜上，不留指纹。
实干
用大拇指加力按涂膜10s，旋转90°，膜面无指纹、无变形。
还有其他测试指标，上述是常见的控制内容。
购置涂料的窍门
桶装涂料采购时一般不予揭盖，很难确认其质量真相。将料桶提起来，晃一晃，内有响声说明缺斤少两、粘度过低，购买正规厂家的产品货真价实，晃时不出声音。向商家咨询涂料的特征、涂料遍数的单方用量，计算使用成本。然后货比三家，确定价廉物美的商品。
质量好的涂料专业性强，正规厂家提供良好的售后服务：做到售前咨询，售中予以技术指导，售后跟踪检查或维修；有时还提供产品样板。
正规厂家的涂料包装物上有清楚的商标、产地、出厂日期、储存时限、重量、储存方式、企业承诺和联系电话等，购买此类产品可以保证工程质量。
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