皓爾寶：水性工業漆在制備和應用方面的細節
“油改水”已被油漆相關的上下游行業所熱議，在實踐中發現用水來取代油漆中的溶劑不僅是材料的替換，還需要沖破原有油漆制備的很多理論與實踐的束縛。本文將簡單梳理水漆配方的特點及其工藝所關注的平衡要點。
用溶劑液化高分子材料，使其適合在復雜幾何形狀表面薄涂的產品被泛指為涂料涂料主要是由高分子樹脂，顏填料，助劑和溶劑等構成的，PVC是用來評估涂膜結構的一項重要指標。
需要指出的是PVC不是涂料的概念而是涂膜的概念，這里不涉及油漆或水漆的制備，該定義僅反映出涂膜中樹脂所占的體積比及可以估算出其對涂膜理化性能的可能的影響。
CPVC是指臨界顏料體積濃度，其顯然是針對油漆而言的，因為油漆是液化高分子材料的真溶液，而水漆雖然也是液化高分子材料，但卻不是真溶液，只是分散體。用吸油量來估算顏填料水性對樹脂的吸收量主要是沿襲溶劑型天然油基的醇酸樹脂。對于乳液來說吸油量就意味破乳。分散體即使參與水相中的研磨，也很難用溶劑型樹脂在研磨過程中的吸油量來估算水性樹脂在顏填料表面的吸附量。所以水漆中各組分分散在水相中，乳液與顏填料之間的關系為分散到水中，水做連續相。分散體樹脂中和成鹽后，酸性基團有一定的水溶性，對顏填料有一定的包裹能力，但是在顏填料表面的吸收率顯然與CPVC規定的吸油量的定義有很大的差別。因此可以說水漆與油漆的涂膜的抗性和裝飾性還是有很大差距的，水漆制備的關注點要更多，相互平衡的難度業更大。
水漆制備的關鍵點之一就在于研磨無機漿料的技術。油漆采用的是部分樹脂參與研磨及吸附，但水漆在磨漿工藝中為了減少洗車的廢水排放，已趨向無樹脂研磨。這樣，水漆制備工藝首先提出的問題是如何選擇一支合適的分散劑能夠既有研磨樹脂的功能，又不易粘結在設備表面，減少清洗設備的耗水量。
水性涂料的主要成分：
顏填料及功能粉體
基料(粘結料)
配方助劑
功能助劑
助溶劑
成膜助劑(主溶劑)
現代涂料生產商使用的上述原料幾乎都是外購的，自己只是按照下游客戶的要求來研磨分散無機漿料并用不同的樹脂來調漆，再加色漿來調色。但是水性工業漆與建筑涂料不同，PVC較低，配方中總水量相對較低，涂膜對抗水性及其它抗性要求較高。所以配方的平衡及穩定性困難較大。
制備水性工業漆的難點：
● 配方PVC的控制，過低，脫水烘干爆泡，過高涂膜光澤低抗性差
● 配方中兩親平衡，過于疏水，穩定性差，制備，儲存或施工時容易出現膠化事故
● 水量控制，過高時需要較多的親水表活，過低時親油物質在水相中難以維持”水包油“穩定性
● 陰離子，非離子，極性溶劑都有助于親油物質在水相中增溶，但是相互之間的平衡不易控制
● 厚質抗流掛水漆的觸變性和流平性之間的平衡
● 低VOC與高抗性，高施工性之間的平衡
● 成膜性與涂膜初期抗性之間的平衡
● 無機物研磨分散降粘與懸浮，流變之間的平衡
● 消泡效果與控制縮孔之間的平衡
水性工業漆與建筑涂料同為水漆但是由于功能的區別，水性工業漆采用的助劑多為疏水改性，乳液或分散體含量較高，填料的密度或堆積密度更高。
與建筑涂料不同，水性工業漆的特點是
● 基料用量較大，而且疏水性較高
● 顏填料密度較高，分散劑多為疏水改性的高分子分散劑
● 顏料潤濕劑多選用低泡，低凝點非離子表面活性劑
● 基材潤濕劑多為低動態表面張力，疏水性較高的低泡表面活性劑
● 助溶劑為低味極性溶劑
● 流平劑和消泡劑多為聚醚改性有機硅
● 成膜助劑為水不溶的高沸點溶劑
建筑涂料的分散劑以聚羧酸鹽為主，適合在高PVC體系中對無機顏填料漿料的降粘及穩定。水性工業漆需要的分散劑多為嵌段共聚的分散劑，其所具有的錨固作用是向顏填料表面提供足夠強的結合力，使分散劑分子不容易從顏料表面脫落，是分散劑發揮作用的前提。分散劑與顏填料作用力通常有以下幾種：
通過靜電斥力、空間位阻作用穩定被機械力分散后的顏填料粒子。除此之外，還要求和成膜物質相容性好。如果相容性不好，色漆可能出現浮色、發花、絮凝，干燥后漆膜表面發生缺陷。
陰離子通過靜電斥力穩定無機顏填料粒子效果好，但和疏水性的成膜物質相容性不好，可見離子穩定基團難以兼顧優異的穩定性和好的相容性，在有機顏料水性分散劑中不宜多用。長鏈聚醚作穩定基團，能最大程度兼顧和成膜樹脂的相容性，但穩定效果不如離子基團。
和無規共聚物相比，嵌段或接枝結構形式的聚合物，能最大程度發揮分散劑中錨固基團和穩定基團的作用。
棕色曲線為聚羧酸鈉鹽均聚物ND8040研磨分散的滑石粉漿料，其與疏水改性的牛頓型PU流變劑ND1802基本上未形成有效的締合作用，粘度幾乎沒有上升。其它帶有一定的疏水基團的共聚分散劑則顯示出締合增稠的趨勢(布魯克菲爾德6轉粘度)。
