水性樹脂是水性涂料主體成分,體系中補(bǔ)充加入顏料及填料和有關(guān)助劑,便可形成水性涂料。水性樹脂是指以水為介質(zhì)的聚合物體系,分為水溶性樹脂、水性散型樹脂和水乳型樹脂。其中,水溶性樹脂為聚合物分子鏈經(jīng)親水基團(tuán)(或適當(dāng)?shù)乃灾鷦?實(shí)現(xiàn)樹脂在溶液中呈分子級(jí)分散,樹脂多呈透明狀。
水性散型樹脂和水乳型樹脂可以根據(jù)體系是否加入乳化劑,或乳化劑比例,以及聚合物鏈中親水基團(tuán)進(jìn)行劃分。文獻(xiàn)中,可以根據(jù)聚合在水中分散顆粒大小判斷:水分散型樹脂粒徑范圍在0.001~0.1μm,而樹脂乳液的粒徑≧0.1μm;或者水性樹脂乳液粒徑≧1μm,樹脂水分散體粒徑≦1μm等。水分散型樹脂和水乳型樹脂的概念比較模糊,界限也不清楚。
水性樹脂與水溶性聚合物區(qū)分:
樹脂和聚合物在概念上基本沒有嚴(yán)格區(qū)分,可以互相替代。應(yīng)用領(lǐng)域中,聚合物的應(yīng)用范圍較寬,可以包括用于塑料、彈性體、纖維、涂料及膠黏劑等一切用單體聚合而成的高分子化合物,包括樹脂。
樹脂應(yīng)用范圍相對(duì)小,來(lái)源可以分為天然樹脂和合成樹脂。合成樹脂是指含帶官能團(tuán)基團(tuán)單體經(jīng)聚合反應(yīng)(加聚或縮聚)制成玻璃化溫度相比較高聚合物,可以用于涂料、膠黏劑、織物涂層劑、皮革上光劑、油墨黏結(jié)料及灌封料等方面的材料使用。
常用水性樹脂:水性酚醛樹脂、水性氨基樹脂、水性醇酸樹脂、水性聚酯樹脂、水性丙稀酸樹脂、水性環(huán)氧樹脂、水性聚氨酯、水性含硅、氟樹脂、水性光固化樹脂及水性超支化樹脂等,主要用于涂料、膠黏劑等各類涂層成膜材料。
水性樹脂的優(yōu)缺點(diǎn)以及改善:
水性樹脂以水做為溶劑,具有的優(yōu)點(diǎn),如下:1)、來(lái)源廣泛、簡(jiǎn)單易得成本低、加工過(guò)程無(wú)火災(zāi)危險(xiǎn)、替代了苯類等有機(jī)溶劑的毒性揮發(fā)物危害;2)、施工產(chǎn)地以及工具清洗更方便、經(jīng)濟(jì)成本更低;3)、施工工藝更簡(jiǎn)單,效率更高,水性涂料采用電沉積涂裝,使涂漆工作自動(dòng)化,效率高于通常采用的噴、刷、淋及浸等施工方法且被涂工件經(jīng)除油、除銹及磷化等處理后,不待完全干燥即可進(jìn)行下一步操作;4)、電沉積法涂出的涂膜質(zhì)量好,沒有厚邊、流掛等弊病,工件的棱角、邊緣部位基本上厚薄一致,狹縫、焊接部位亦能均勻上漆。
水性樹脂的缺點(diǎn):
1)、水蒸發(fā)所需要的蒸發(fā)熱高、漆膜干燥時(shí)間長(zhǎng);2)、對(duì)水敏感基材,如:木材、紙張等工業(yè)制品方面,水性漆的應(yīng)用受到限制;3)、水性樹脂中,羧酸型樹脂常需要中和至微堿性(PH為7.5-8.5)。此堿性條件下,樹脂中含有的酯基易水解降解,導(dǎo)致樹脂體系破壞以及涂膜性能變;4)、水性樹脂存在親水基團(tuán)和低分子量,因此,耐酸堿性、耐腐蝕性能較差;5)、涂裝工藝對(duì)基材表面處理要求高。
水性樹脂改進(jìn)與完善:
1)、符合“四E”原則 (經(jīng)濟(jì)、環(huán)保、高效及性能卓越):環(huán)境保護(hù)法以及VOC(Volatile Organic Compound,揮發(fā)性有機(jī)化合物)限制排放。水性樹脂要注重結(jié)合水性化和高性能兩個(gè)目標(biāo)結(jié)合起來(lái),既不能走“先污染,后治理”的老路,也不能“只重環(huán)保,而輕性能”的錯(cuò)誤。2)、水性樹脂改進(jìn)和提高,高性能、廣用途的多元雜合產(chǎn)品的開發(fā)。
水性樹脂的發(fā)展方向:
隨著環(huán)境政策以及民眾對(duì)環(huán)保的要求,水性樹脂發(fā)展及其迅速,相關(guān)文章和專利成倍增長(zhǎng)。水性樹脂的發(fā)展趨勢(shì)涵蓋:
單一結(jié)構(gòu)聚合物向多元聚合物發(fā)展,形成功能更為復(fù)雜的共聚物,如:二元共聚(或復(fù)合)、三元共聚(或雜合),甚至四元或五元共聚。
二元共聚包括:丙烯酸-醇酸樹脂,丙烯酸-環(huán)氧樹脂,丙烯酸-聚氨酯樹脂,丙烯酸-含硅樹脂,丙烯酸-含氟樹脂等;三元共聚包括:丙烯酸-環(huán)氧-聚氨酯,丙烯酸-環(huán)氧-含硅,丙烯酸-環(huán)氧-含氟等;四元共聚包括:丙烯酸-環(huán)氧-聚氨酯-含硅(含氟)樹脂。
多元共聚形成的水性樹脂體系,單體組分通過(guò)聚合形成共聚(接枝、嵌斷)化合物,甚至含含有一定各自單體均聚物,體系非常復(fù)雜復(fù)合體系。通過(guò)改變合成樹脂配方以及加工工藝,形成協(xié)同效應(yīng),揚(yáng)長(zhǎng)避短,得到性能最佳的雜合水性樹脂,可以滿足不同領(lǐng)域、不同環(huán)境、不同施工條件使用要求。