水性丙烯酸酯涂料是以丙烯酸类树脂为基料,以水为溶剂或分散介质制备而成的涂料。
性能
水性丙烯酸兼具有丙烯酸的优异性能,在耐候性、耐污性、耐酸性、耐碱性、机械性能、耐油和耐溶剂方面均有独特的优势。水性丙烯酸酯一般采用乳液聚合的方法进行制备。相关研究报告显示,水性丙烯酸涂料为水性涂料最大的品种,约占23%,聚酯占19%、环氧树脂占16%、聚氨酯占7%、醇酸树脂占6%和其他占29%,并且它在未来也将会是增长速度最快的领域。
应用
国外水性丙烯酸酯涂料的消费主要集中在建筑领域,2017年美国、西欧和日本的消费量分别占其总消费量的69%、80%和67%。随着国内建筑业的快速发展和环保约束力的不断加强,越来越多的内外墙面、屋面和地坪等建筑部位将会采用水性丙烯酸酯涂料进行装饰和保护。
(1)外墙涂料
外墙涂料是用于建筑物外墙面起装饰和保护以及其他功能(如隔热)的建筑涂料,应有良好的耐候、防水、耐腐蚀、耐热、耐紫外线等性能。丙烯酸酯及其共聚物外墙涂料以其优异的性能获得了大量的应用,并成为主导产品。例如,以苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸丁酯等为单体,采用乳液聚合工艺制备了水溶性丙烯酸树脂,通过添加硅藻土、空心玻璃微珠、热反射隔热粉、氧化铝等隔热功能填料,制备了集阻隔、反射、辐射三种隔热机理为一体的复合型隔热涂料,测试结果表明其隔热温差可达8.7 ℃,涂膜综合性能优异,无毒环保,符合建筑外墙涂料低碳节能环保的发展趋势。
(2)内墙涂料
内墙涂料是用于建筑物内墙面装饰的建筑涂料,2013年内墙涂料产量已占到建筑涂料的44.1%。内墙涂料应具有良好的透气性、吸湿性和安全无毒,为人们提供一个良好的室内环境。水性丙烯酸酯涂料具有良好的性能,符合室内健康型建筑涂料的卫生标准,是目前大力发展的内墙涂料品种。例如以丙烯酸酯作为主单体,双丙酮丙烯酰胺(DAAM)作为功能性单体,双组分体系进行乳液聚合的湿度控制。该水性内墙涂料具有很好的吸水率(274%),在干燥的环境下能增加室内的湿度,在潮湿环境下能除去湿气,而且涂膜有很好的硬度、光泽度和耐水性能。
(3)屋面防水涂料
近年来屋面防水涂料正朝着水性化和环保型方面发展。美欧等发达国家使用的白色水性丙烯酸酯屋面涂料,不仅具有优良的防水性能,还能保护原有的防水层,并能反射太阳光和紫外线,大大延长屋面使用寿命,同时还能维持室内温度平衡,节省空调能耗,带来明显的经济效益和生态效益。例如,由丙烯酸酯聚合物、环保助剂、纤维素和高性能填料组成的厚浆型环保防水涂料,该水性防水涂料具有超强耐水性、超强耐候性,断裂伸长率可高达740%以上。
(4)地坪涂料
地坪涂料是一类应用于水泥基层的涂料,要求具备耐碱、耐水、耐磨、耐沾污等性能。另外,可根据特殊需求,赋予地坪以防静电、防滑、耐高温等特殊功能。例如,以丙烯酸丁酯共聚改性的甲基丙烯酸甲酯乳液为成膜物质,与其他涂料组分配合制备出了水性丙烯酸类乳液地坪涂料,该涂料具有较高的硬度,耐磨性能优异。
改性
水性纯丙烯酸涂料存在一些缺陷,如吸水性较高,低温韧性较差,耐溶剂性较差,“热黏冷脆”等。近年来,人们开始研究水性丙烯酸酯的复合乳液,通过各组分间的优势互补来提高水性漆涂膜的综合性能,拓宽丙烯酸酯树脂涂料的应用范围,因此对其进行物理或化学改性是目前重要的研究方向。①杂化改性主要是依靠分子设计,向大分子链引入含硅单体或含氟单体等,结合有机硅树脂或者氟碳树脂性能形成高性能化、高功能乳液;②通过粒子设计、结构控制获得特殊形貌的乳液,如核-壳结构乳液、互穿网络聚合物乳液等。另外,新型乳液聚合技术像无皂乳液聚合、微乳液聚合技术、细乳液聚合技术等新技术的出现,也促进了水性丙烯酸酯涂料的进步。水性丙烯酸酯涂料以其自身优势,加上近年来人们环保意识的增强,正逐渐取代溶剂型丙烯酸酯涂料,在塑料、金属、木材、建筑以及装饰等领域得到越来越广泛的应用。