@涂装企业，聊聊关于涂料水性化的那些事
相比于粉末涂料、UV 固化涂料等低污染涂料，水性涂料对施工设备及场所要求较低，同时受工件尺寸、施工设备及施工工艺的限制较小，所以水性涂料成为取代目前溶剂型涂料的必然选择。近年来在我国发展迅速，但是由于性能、施工特性及价格等因素，水性涂料在工业涂装领域，占据份额仍较小。因此，加大水性涂料为代表的环保型涂料的研究开发，提高水性工业涂料的应用比例，已成为一项非常紧迫的任务。
主要工业涂料水性化现状
水性工业涂料目前应用范围较多，除集装箱行业大范围应用水性体系外，其余领域大部分处于尝试使用阶段。在一些重防腐领域还达不到性能要求，在高装饰性要求领域成本相对增加较多，在轻防腐领域应用相对较多。建筑钢结构应用较快。工程机械、特种车辆、自行车等领域逐步推广应用，产品已经成熟，近三年此领域水性涂料将快速增长。
水性涂料应用过程中面临的问题
①国内水性树脂技术落后
对于水性涂料用树脂，需要解决亲水基团、水对性能及施工的影响。而国内水性树脂由于技术落后，国产化缓慢，一般采用进口水性树脂，这导致水性工业涂料成本较高、产品交期慢、原料资金占压等问题。随着近两年集装箱用水性涂料产量增加，导致了各涂料企业抢购原材料的情况，加剧了进口的树脂和助剂供应不足的问题，致使一些产品被迫选择替换配方。
②施工容忍度低，涂装效率受限
俗话说，三分涂料，七分施工。由于流水线作业的施工特性，要求高效率施工，往往需要快干的特性。施工时经常存在着除油、除锈、打磨不到位和烘烤不到位的现象。与油性漆相比，水性漆对基材处理、温度、相对湿度、风速等要求更加严格，不良的基材处理和施工条件往往伴随着流挂、锈蚀、附着力、光泽和防腐性能的降低。例如，水性双组份聚氨酯面漆容易产生“痱子”，在其成膜过程中，水会与异氰酸酯发生反应生成二氧化碳，涂膜在干燥过程中，如果涂层表面干燥过快，相对湿度较大、漆膜过厚就会影响气泡及溶剂的溢出， 从而形成一定的气压将涂膜顶起或顶破。不但影响美观，而且影响漆膜性能。所以为了防止“痱子”的产生往往会限制施工工艺及漆膜厚度，从而影响了施工效率及性能。
③施工过程增加了设备和能源的投入
水性涂料施工过程中大概有50%含量的水(主要作为溶剂和稀释剂使用)，为了保证施工效率和涂膜最终性能，需要这部分水快速挥发，因此需要一定的加温措施作为辅助，增加了设备和能源的投入。例如水性环氧底漆+聚氨酯面漆中“湿碰湿” 工艺很难突破，对于“湿碰湿”工艺来说，虽然可以提高施工效率，但是对于水性涂料来说，底漆干燥、反应不完全，往往会降低涂层的性能，同时伴随着配套体系诸如：附着力差、针孔、开裂、失光、失色、起“痱子”等缺陷。所以“湿碰湿”工艺往往需要配方和施工工艺进行调整，达到适应现场工艺要求的最佳性能。
④VOCs处理设备要求不明确
目前各地政策不一，环保部门大多鼓励涂装线加装RTO、RCO等末端处理设备，资金投入较大。有的地区鼓励水性涂料的应用，但是同样要求加装昂贵的VOCs处理设备。目前水性环氧底漆、水性聚氨酯面漆搭配涂装的体系能够做到满负荷生产时VOCs排放在20mg/m3以内，远低于当地和国家标准，也取得了有资质的检测机构的报告，但是环保部门依然经常检查、查封、停产，强制加装光催化、RTO 等处理装置。
⑤涂料包装物、废水处理后的污泥检测问题
水性涂料涂装过程中产生的废漆渣，根据2016版《国家危险废物名录》中规定，染料、涂料废弃物不包括水性漆。水性涂料固体废物虽然不属于危化品，但因为缺少具体标准，检测机构缺乏检测依据，检测不规范且项目繁多。这些都增加了企业负担，而且浪费不必要的公共资源，也影响了水性涂料的推广应用。
⑥涂料废水处理方法少、成本高
随着环保政策和法规的不断完善，促进了三废处理领域的发展，但是在污水处理方案的实用性方面需要继续提高。需要污水处理行业有针对性地结合涂装行业进行研究分析，做成不同规模的、模块化的、具有循环使用功能的、可持续化的污水处理方案，达到模块方案多、成本降低的目的。
尤其是在对水性涂料废水进行处理时，一定要谨慎严格。对于废水中树脂含量较低的体系，可以采取超滤和纳滤的方式进行循环处理(见下图)。另外，水中的有机物含量增多时，分离膜可能因为污染而降低分离膜的通量，如果立即更换又会导致成本增高，因此需要借助其他物理化学方法或生物处理法来对废水进行下一步处理。对于有机物含量较高的废水，首先需要进行催化氧化处理，然后进行深度生化处理。目前，针对有机物、氨氮、COD 含量较高的类似废水，一般采用AOP 高级氧化(UV催化fenton)-A/O生化联合处理流程、AOP 高级氧化-膜生化(MBR)联合处理流程。
参考文献：
[1]董立志, 胡中源, 商培, et al. 水性工业涂料的应用现状[J].涂层与防护, 2019(2);
[2]谢素龙. 水性涂料“三废”处理技术[J]. 化工设计通讯, 2018, 44(3): 196-197.
温馨提示
溶剂型涂料，通过水旋文丘里和水帘柜时不溶解在水中，而是悬浮或扩散在水中;水性涂料则溶解在水中。但是这两种废水处理过程和处理原理是不同的，溶剂型涂料废水处理是过滤压滤，是成熟的物理工艺，是比较好处理的;而水性涂料废水使溶解在水中，目前处理这种废水物理工艺是膜反渗透工艺，膜反渗透工艺是比较复杂并成本非常高，如果用化学方式成本更高且带来很大麻烦。也就是说涂装工艺采用水性涂料，涂装房应采用干式喷涂工艺，排放口使用干式过滤拦截，把过喷漆漆雾中的固态物质拦截下来，排放口废气中非甲烷总烃浓度一般会小于20mg/m?，因为水性涂料稀释剂80%是水，好的水性涂料95%是水。20%-5%的溶剂为醇类及小部分的醚类和非常少的助剂，助剂是为了改变水性树脂的表面张力，增加水性涂料的附着力。因此，建议后期准备使用水性涂料的企业涂装线要建成干式涂装线。底漆﹑中途﹑色漆线考虑不使用沸石转轮，以便于变换水性涂料时，降低损失。罩光清漆线可考虑沸石转轮，因为表面罩光清漆短时间内还无法实现水性清漆。
为降低施工成本和设备体积干式喷涂是发展方向，为满足当前环保形势的涂装废气治理预处理是否彻底是重中之重，而治理设备的选择没有最好的，只有最合理的。企业有条件做自动喷涂的，一定要做回风处理，而回风处理预处理同样需要彻底解决。另外涂装废气治理过程中，为进一步降低风阻，管道的布置，风机的选型，对涂装工艺的产品是否达到生产要求起到决定作用，所以管道的布置，风机的选型一定要仔细计算谨慎选择。
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