助剂在水性涂料中的应用推广

引言

水性涂料与传统涂料相比具有绝对性的优势，由于水性涂料施工难度低、效果好，水性涂料广泛应用于建筑行业和汽车领域。据统计数据表明，水性涂料在建筑行业的使用率占其所有行业使用率的42.3%[1]。近年来，国家不断号召节能、环保的政策，对各个行业的要求提出了更高的要求。水包水型水性涂料由于其较好的环保性能具有较好的发展前景。助剂作为生产水性涂料必不可少的原材料之一，其使用量随着水性涂料的广泛使用持续增长。此外，助剂的性能也直接影响水性涂料的环保性能。也就是说助剂的质量在一定程度上决定着水性涂料产品的质量。因此，加强对水性涂料助剂的研究对提升其质量及效果是有益的。

1. 助剂概述

水性涂料可以分为油包油、油包水、水包油以及水包水四种类型[2]。由于水包水型水性涂料的环保性能最佳，其使用范围最广，且油包油、油包水、水包油等水性料已逐步被市场所淘汰。水包水型又称水分散的水性涂料，根据涂料中颗粒直径的大小又分为胶体分散和乳液分散两种。

目前，应用于水性涂料助剂可以分为生产和施工，生产主要包括有生产过程中添加的助剂、施工过程中添加的助剂、改善成膜性能的助剂以及其他一些功能助剂。其中，生产过程中助剂主要包括有：乳化剂、消泡剂、润湿剂以及分散剂;施工过程中的助剂主要包括有：增稠剂、固化剂以及催干剂;改善成膜质量的助剂主要包括有成膜剂、流平剂、附着力促进剂;其他功能性助剂主要包括有：防霉剂、杀菌剂、防污剂等[3]。

2. 助剂在水性涂料生产时应用

生产过程中助剂主要包括有：乳化剂、消泡剂、润湿剂以及分散剂。

(1)乳化剂

乳化剂的主要功能是在制备水性涂料时为涂料的聚合提供胶束状颗粒，是确保聚合物稳定的重要原材料。但是，乳化剂直接加入水性涂料中会导致涂料在涂装后在其表面容易出现小空隙的相分离状态，从而导致水分渗入涂料所形成的膜中。为了解决传统乳化剂提供了胶束状颗粒有利于水向涂膜渗透的问题，高分子乳化剂和反应性乳化剂将成为未来乳化剂的发展方向。

鉴于高分子乳化剂是疏水性单体和丙烯酸的聚合物，而反应性乳化液的侧端携带有亲水性基团和疏水基，使得这两种乳化剂具有良好的耐水性。

(2)润湿剂和分散剂

润湿剂和分散剂的主要功能是减少涂料生产过程中分散工序所需的时间和能量，进而确保涂料的分散体更加稳定[4]。

其中，润湿剂能够有效降低固体和液体之间的界面张力，使得固体能够更高效的被液体所湿润。在水性涂料的实际生产过程中，润湿剂与乳化剂类似均为表面活性剂，而且常用的表面活性剂类型为阴离子表面活性剂和非离子表面活性剂。在以往水性涂料的制备过程中，常采用的表面活性剂为烷基酚聚氧乙烯醚类非离子表面活性剂。但是，烷基酚聚氧乙烯醚类非离子表面活性剂会影响人体的内分泌系统。因此，烷基酚聚氧乙烯醚类非离子表面活性剂以逐渐被取代。目前，应用最为广泛的润湿剂为空气化工产品公司所研发的乙炔二醇类双胞表明活性剂。由于乙炔二醇类双胞表明活性剂有二个亲水基和三个疏水机，使得该润湿剂具有少泡沫、湿润效果好的特点。

分散剂能够确保被润湿剂润化后的颜填料颗粒保持相对稳定，确保颜填料不会出现结块、絮凝的情况。目前，应用于市面的分散剂可分为无机分散剂和有机分散剂。其中，无机分散剂主要包括有磷酸盐和硅酸盐;有机分散剂主要包括有聚丙烯酸盐和聚异丁烯顺丁二酸盐等。烯经实践表明，将无机分散剂和有机分散剂混合使用能够得到效果最佳的分散剂。目前，应用于水性涂料制备中使用率最高的分散剂为安格斯化学公司所生产的新型分散剂。该种分散剂不但具有极佳的分散效果，而且此类分散剂在水性涂料中的应用可以大大提升水性涂料的光泽度。此外，新型分散剂还具备稳定水性涂料PH值、耐黄变以及降低VOC的功能。

(3)消泡剂

为了确保水性涂料的性能和质量，在其各个环节均需加入一定量的表面活性剂。因此，在其生产、使用等环节均会产生一定量的泡沫。顾名思义，消泡剂的主要功能是抑制并消除涂料在生产过程或者成膜过程中的泡沫。在以往水性涂料制备时所采用的消泡剂为聚二甲基硅氧烷，由于该类消泡剂容易迁移且容易缩孔的缺陷，该类消泡剂已经被淘汰。在多次试验的基础上，将聚二甲基硅氧烷中甲基替代为端基醚类的化学结构，得出改性聚硅氧烷消泡剂。目前，应用于实际生产和成膜中的消泡剂类型为有机改性聚硅氧烷消泡剂。

3. 助剂在水性涂料施工中的应用

施工过程中的助剂主要包括有：增稠剂、固化剂以及催干剂。

(1)增稠剂

增稠剂在水性涂料施工过程中的应用，施工人员可以根据施工地点、对象的不同添加对应量的增稠剂，进而实现对水性涂料粘度及其流变性的调节。避免在工程施工中出现滴流、流挂的现象。

增稠剂的选择需格外注意水性涂料的体系。由于增稠剂带有阴离子、阳离子或者非离子，不同离子的增稠剂会改变乳化液体系的电荷性质，进而影响乳液体系的性质，从而严重影响水性涂料的稳定性，影响最终的施工质量和效果。

(2)固化剂

固化剂能够确保涂料在施工完成并且成膜的亲水性能降低或消除成膜后的亲水团。目前，应用于水性涂料施工过程中固化剂类型有水溶性三聚氰胺甲醛树脂、苯代三聚氰胺甲醛树脂以及脲醛树脂，且应用最为广泛的固化为水溶性六甲氧甲基三聚氰胺。

4. 助剂在改善成膜性能的应用

改善成膜质量的助剂主要包括有成膜剂、流平剂、附着力促进剂。

(1)成膜剂

水性涂料中高聚物的成膜一般要求在其成膜温度以上才能实现，且其成膜效果为最佳。一般情况下，高聚物的成膜温度均高于室温。成膜剂的主要功能是将高聚物粒子变形，进而降低高聚物的成膜温度，确保高聚物成膜的实现，提升其成膜质量[5]。由于成膜剂在高聚物成膜完成后挥发至空气中，因此要求成膜剂是无毒、环保的。

成膜剂主要可以分为疏水性烃类、亲水性两类。其中，疏水性烃类成膜剂价格低廉，但其改善高聚物的成膜效果较差，且其还会增大涂料的气味。亲水性成膜助剂常与防冻剂配合使用，主要用于改善乳胶的冻融稳定性和涂刷性。目前，DPOA成膜剂具有在室温成膜且无挥发，不会污染空气，能够改善水性涂料的硬度和亮度等优势被广泛应用。

(2)流平剂

流平剂能够有效调节水性涂料成膜工艺的失水速率，进而保证水性涂料具有较佳的流平性。流平剂在水性涂料成膜完成后能够自行挥发，不会对涂料最终的使用效果造成影响。此外，流平剂还能够作为防冻剂使用，实现对涂料施工最低温度进行调节。

(3)附着力促进剂

顾名思义，附着力促进剂的主要功能是确保水性涂料能够有效附着于施工对象上，避免水性涂料的脱落和掉漆现象的发展。附着力促进剂的主要机理是其能够与施工对象表面形成共价键，进而提升水性涂料的附着力。此外，附着力促进剂还能够改善水性涂料的水溶性和润湿性，进而提高涂料的耐损伤性和耐腐蚀性。

5. 功能助剂

应用于水性涂料中的功能助剂主要有防霉剂、杀菌剂。

杀菌剂和防霉剂的主要功能是抑制微生物在涂料中繁殖或杀死涂料中的微生物，以防止水性涂料被微生物所污染，进而降低涂料的性能和应用效果。防霉剂和杀菌剂选用的首要原则为对人体无害，其次才考虑杀菌效果。此外，还需定期对涂料中的杀菌防霉剂的产物进行清理，避免其产物对环境造成污染、降低后续的杀菌效果。

6. 总结

水包水型水性涂料由于其具有环保优势被广泛应用于建筑行业。助剂作为水性涂料的主要原材料之一，在不同环节所添加不同的助剂能够有效提升水性材料的性能和质量、施工效果、成膜性能等。因此，在水性涂料生产、施工等工艺中可根据应用对象和环境添加最为恰当的助剂，以提高水性涂料的性能和施工效果;在水性成膜和贮存中根据需求添加相应的助剂以改善其成膜性能和延长其贮存时间。

摘要：水性涂料广泛应用于汽车、建筑等领域，其性能在一定程度上由所添加的助剂所决定。本文在阐述助剂种类的基础上，详细分析了水性涂料在生产、贮存、施工以及成膜过程中所添加不同种类的助剂，为不同工艺环节助剂的选型提供指导，为我国水性涂料质量和性能的提升奠定了基础。

关键词：水性涂料,助剂,环保,性能,应用

参考文献

[1] 赵惠斌.水性涂料用助剂的配方评价及应用[J].涂料工业,2009,39(3):68-72.

[2] 张旭昀,王勇,齐波,等.纳米TiO2的分散工艺及其改性水性涂料的性能[J].材料保护,2007,40(8):43-45.

[3] 张婧,钱建刚,田佩秋,等.钢铁表面水性透明耐蚀涂层的研制[J].腐蚀与防护,2009,30(1):59-61.

[4] 李良波,李莉,孟平蕊,等.水泥/碳黑/水性聚氨酯共混导电材料的研究[J].硅酸盐通报,2009,28(4):674-678.

[5] 王磊,刘贵茹,赖小娟,等.水性聚氨酯的合成、改性及其在烟包涂料上的应用[J].化工新型材料,2017(10):211-214.