凡是用水作溶剂或者作分散介质的涂料，都可称为水性涂料。水性涂料包括水溶性涂料、水稀释性涂料、水分散性涂料（乳胶涂料）3种。水溶性涂料是以水溶性树脂为成膜物，以聚乙烯醇及其各种改性物为代表，除此之外还有水溶醇酸树脂、水溶环氧树脂及无机高分子水性树脂等。水性涂料与溶剂型涂料相比具有低挥发速率、高表面张力、高导电性、腐蚀性以及易产生气泡的特点，导致水性涂料在施工设备和工艺方面与溶剂型涂料相比有所不同。 当水性涂料喷涂时，在高剪切力的状态下，水性涂料的粘度迅速下降，保证涂料具有良好的微粒化效果；当剪切力消除后，迅速恢复高粘度状态，从而保证了金属颜料良好的定向效果以及抗流挂性能。水性涂料与溶剂型涂料相比最大的优点是VOC排放量低。 目前国外采用“水性中涂＋水性色漆＋双组分罩光清漆”的工艺体系较为普遍，从而满足了国外对VOC排放的标准要求。 水性涂料的施工工艺及设备设计需要注意的一些问题： 水性涂料涂装工序与溶剂型涂料基本相同，但在设备选用材料和工艺参数设定上需根据水性涂料的特性进行选取。其典型工艺为： 前处理[上线→预脱脂→脱脂→水洗1→水洗2→（去离子水洗1）→（表调）→（磷化）→水洗3→水洗4→（去离子水洗2）→人工吹水→烘干]→强冷→喷底漆→流平→预热期→烘干→冷却（强冷）→喷面漆→流平→预热期→烘干→冷却（强冷）→下线 1、前处理 由于水性涂料以水作为稀释剂，水的表面张力为72.6dyn/cm（达因/厘米），要比一般有机溶剂大，是涂料常用有机溶剂的2.5倍（见下表），因而难以润湿底材，易产生缩孔，所以一方面通过在水性涂料生产配方中添加表面活性剂来降低表面张力，提高润湿性能，另一方面，在进行工件的前处理时，对工件表面处理的质量要求更高。 2、强冷 水的蒸发潜热为2457.22kJ/kg，而常用溶剂的蒸发潜热：二甲苯为343.2kJ/kg，丁醇为590.2kJ/kg，酮类为343～444kJ/kg，都要比水低得多，所以喷涂同样厚度的涂膜对工件的降温作用水性涂料要更大一些。对于拖拉机底盘、柴油机等主要由铸件构成、涂层以防腐为主、对装饰要求不高的工件，可以不设强冷。 3、喷（底、面）漆 喷涂水性涂料所用的一般空气喷枪与溶剂型涂料相同，但对环境条件（主要是温、湿度）的要求与溶剂型涂料相比存在一定的差别。在喷漆室中喷涂水性涂料时，水变成水蒸气体积膨胀1244倍，可以使喷漆室中的湿度瞬间升高，当湿度达到90%以上时涂在被涂物上的涂膜会流淌下来。所以，喷涂水性涂料时控制喷漆室的湿度很重要，温度也要保持在不产生流挂和流淌的范围，一般认为，温度在15～30℃，相对湿度在60～80%较为适宜。如果低于15℃会影响成膜。由于水的腐蚀性比溶剂大，喷漆室尤其是循环水处理系统最好采用不锈钢制成。喷漆室内的送风必须有适当的调温调湿装置。 4、预热期 预热期即涂装后漆膜的流平和水的预蒸发过程，其目的是为了防止含有大量水分的湿漆膜（水性底色漆中水的含量约为63%）突然进入较高温度（＞100℃）的烘干炉。预热期时间和温度的具体参数要根据所使用的水性涂料的性能、对工件涂层的质量要求和烘干炉要求的温度来确定，一般情况下温度设置在80℃左右。预热期时间长短主要受链速影响。预热期时间短，涂层内水分没有及时挥发而导致经高温烘烤后出现针孔、痱子等缺陷；预热期时间长，漆膜表面过干，容易产生桔皮等缺陷。要合理选择预热期时间，否则容易出现流挂、气泡等质量问题。 5、烘干 同喷漆室的设计类似，烘房内壁也需采用不锈钢制造。由于水的蒸发潜热大，是一般溶剂的5-7倍，烘干室的热容量要适度增大。同时，水较有机溶剂蒸发慢，致使水性涂料的烘干时间要长，涂膜和被涂物升温不宜过快。在水性涂料中除用电泳涂装法所得涂膜，受电渗作用使湿涂膜中的含水量很少，可直接经受高温烘烤外，其它含水量较高的水性涂料涂膜都需要经过预热期后才能升至工艺温度。 6、输调漆系统 溶剂型涂料的输调漆系统可采用碳钢制成，而水性涂料由于水会使金属生锈而腐蚀，因此水性涂料的输调漆系统必须使用不锈钢材料，并应经过化学钝化处理，另外还需要有针对水性涂料的高触变性的供给用软管及有足够处理能力的泵。 7、 静电喷涂设备 与溶剂型涂料相比，水性涂料电阻较小，如果用传统的静电印加方法会导致漏电，需要采用专用的静电喷涂设备。通常水性涂料采用直接（内部）带电方式和间接（外部）带电方式进行涂装。 水性涂料的优点 1、水性涂料以水作溶剂，节省大量资源；水性涂料消除了施工时火灾危险性；降低了对大气污染；水性涂料仅采用少量低毒性醇醚类有机溶剂，改善了作业环境条件。一般的水性涂料有机溶剂（占涂料）在10％～15％之间，而现在的阴极电泳涂料已降至1.2％以下，对降低污染节省资源效果显著。 2、水性涂料在湿表面和潮湿环境中可以直接涂覆施工；水性涂料对材质表面适应性好，涂层附着力强。 3、水性涂料涂装工具可用水清洗，大大减少清洗溶剂的消耗。 4、水性涂料电泳涂膜均匀、平整。展平性好；内腔、焊缝、棱角、棱边部位都能涂上一定厚度的涂膜，有很好的防护性；电泳涂膜有最好的耐腐蚀性，厚膜阴极电泳涂层的耐盐雾性最高可达1200h。
水性涂料的缺点 1、水性涂料对施工过程中及材质表面清洁度要求高，因水的表面张力大，污物易使涂膜产生缩孔。 2、水性涂料对强机械剪切力的稳定性较差，输送管道内的流速急剧变化时，分散微粒被压缩成固态微粒，使涂膜产生麻点。要求输送管道形状良好，管壁无缺陷。 3、水性涂料对涂装设备腐蚀性大，需采用防腐蚀衬里或不锈钢材料，设备造价高。水性涂料对输送管道的腐蚀，金属溶解，使分散微粒析出，涂膜产生麻点，也需采用不锈钢管。 4、烘烤型水性涂料对施工环境条件（温度、湿度）要求较严格，增加了调温调湿设备的投入，同时也增大了能耗。 5、水性涂料水的蒸发潜热大，烘烤能量消耗大。阴极电泳涂料需在180℃烘烤；而乳胶涂料完全干透的时间则很长。 6、水性涂料中沸点高的有机助溶剂等在烘烤时产生很多油烟，凝结后滴于涂膜表面影响外观。 7、水性涂料存在耐水性差的问题。水性涂料的介质一般都在微碱性（pH7.5～pH8.5），树脂中的酯键易水解而使分子链降解，影响涂料稳定性及涂膜的耐水性能。 8、水性涂料保质期短。目前进口原料的保质期是半年，国内的则更低。存储必须在5-30℃以内，低了会冻坏，高了会增稠。另需注意的是已稀释的水性涂料会大大降低保质期。 水性涂料虽然存在诸多问题，但通过配方及涂装工艺和设备等几方面技术的不断提高，有些问题还是可以得到防止和解决的。 |
