水性聚氨酯涂料指在涂膜中含有一定數(shù)量的氨基甲酸酯鍵（—NH—COO—）的水性涂料。水性聚氨酯涂料不僅具有水性涂料的低VOC、不燃、綠色環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，而且保持了溶劑型聚氨酯涂料耐腐蝕性、柔韌性、附著力和耐化學(xué)品性等優(yōu)異的性能，近年來(lái)在水性涂料領(lǐng)域發(fā)展較快。

制備水性聚氨酯最成熟的方法是由D.Deterich發(fā)明的內(nèi)乳化法。制備工藝是：在聚氨酯分子骨架上引入親水基團(tuán)（陰離子或陽(yáng)離子）或親水鏈段（非離子），先制成親水的離聚體，再通過(guò)機(jī)械外力作用分散水中形成水分散體。水性聚氨酯涂料按照包裝形式有單組分和雙組分之分。由于水性聚氨酯的分子骨架上引入了親水鏈段，因此乳液本身存在一些不足：自增稠性差、固含量低，涂膜的耐水性和耐溶劑性不良和表面光澤低等。近年來(lái)，人們利用聚氨酯聚合物優(yōu)異的剪裁性，結(jié)合新型改性技術(shù)，開發(fā)出了一系列新型水性聚氨酯，其性能已經(jīng)基本趕上甚至超過(guò)了溶劑型聚氨酯。王武生等[20]采用氨基丙基三乙氧基硅烷與端異氰酸酯聚氨酯預(yù)聚體反應(yīng)合成了帶有硅氧烷聚氨酯的預(yù)聚體，預(yù)聚體在分散過(guò)程中分子鏈上的硅氧烷發(fā)生水解縮合得到了微交聯(lián)型的聚氨酯分散體。研究發(fā)現(xiàn)，這種微交聯(lián)聚氨酯水分散體改善了涂膜的耐水性， 力學(xué)性能也隨分子鏈中有機(jī)硅含量的增加而提高。許戈文[21]等通過(guò)環(huán)氧改性水性聚氨酯，合成了具有高支化度的聚氨酯分散體，涂膜的附著力、干燥速率、硬度和耐水性都有較大的提升。
水性聚氨酯涂料因其綜合性能優(yōu)異，已廣泛應(yīng)用于皮革涂飾、塑料、工業(yè)涂裝、防腐涂料和木器家具涂料等領(lǐng)域。但是水性聚氨酯清漆對(duì)木器底材的潤(rùn)濕性存在問(wèn)題，需要降低清漆表面張力以便與底材表面張力相匹配，開發(fā)高性能的木器涂料是近年來(lái)研究的熱點(diǎn)。

2.4 水性丙烯酸酯涂料

丙烯酸樹脂的C—C 主鏈具有特殊的光、熱、化學(xué)穩(wěn)定性。水性丙烯酸涂料保留了水性丙烯酸酯的優(yōu)異性能，在耐候性、耐污性、耐酸性、耐堿性、機(jī)械性能、耐油和耐溶劑方面均有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)[24]。水性丙烯酸酯一般采用乳液聚合的方法進(jìn)行制備。普通丙烯酸乳液聚合技術(shù)已經(jīng)比較成熟，種類名目繁多，在建筑涂裝上應(yīng)用也十分成功，這里不再提及。水性丙烯酸酯涂料的今后發(fā)展趨勢(shì)是開發(fā)高性能和高功能化的涂料，其途徑主要是：（1）雜化改性，即依靠分子設(shè)計(jì)，向大分子鏈引入含硅單體或含氟單體等，結(jié)合有機(jī)硅樹脂或者氟碳樹脂性能形成高性能化、高功能乳液；（2）通過(guò)粒子設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)控制獲得特殊形貌的乳液，如核-殼結(jié)構(gòu)乳液、互穿網(wǎng)絡(luò)聚合物乳液等。另外，新型乳液聚合技術(shù)像無(wú)皂乳液聚合、微乳液聚合技術(shù)、細(xì)乳液聚合技術(shù)等新技術(shù)的出現(xiàn)，也促進(jìn)了水性丙烯酸酯涂料的進(jìn)步。

水性丙烯酸酯涂料以其自身優(yōu)勢(shì)，加上近年來(lái)人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)， 正逐漸取代溶劑型丙烯酸酯涂料，在塑料、金屬、木材、建筑以及裝飾等領(lǐng)域得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。

2.5 水性氟碳涂料

水性氟碳涂料以水性氟碳樹脂為主要成膜物質(zhì)，主要特點(diǎn)是樹脂含有大量的F—C 鍵。F—C 鍵在所有化學(xué)鍵中鍵能最大，為485 kJ/mol。由于C—F 鍵能比C—H 鍵能大，氟原子的電子云對(duì)C—C 鍵的屏蔽作用較氫原子強(qiáng)， 同時(shí)由于氟原子的共價(jià)半徑非常小，2個(gè)氟原子恰好把2 個(gè)碳原子之間的空隙填滿， 使得反應(yīng)試劑難以插入， 有效地保護(hù)了C—C 鍵， 使得C—F鍵很難被熱、光以及化學(xué)作用等破壞。因此，氟樹脂具有許多優(yōu)異的性能：分子間凝聚力低，表面自由能低，難以被液體或固體浸潤(rùn)或粘著；表面摩擦系數(shù)小，具有卓越的耐候性、耐腐蝕性、防水耐油性。水性氟碳樹脂已成為當(dāng)今涂料工業(yè)一個(gè)重要的發(fā)展方向。
經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展， 水性氟碳涂料已形成許多商業(yè)化產(chǎn)品。主要分為2 類：（1）烘烤型氟碳涂料，聚四氟乙烯/全氟乙烯基醚共聚物（PFA）水分散體涂料、氟乙烯（PTFE） 水分散體涂料以及乙烯/四氟乙烯共聚物(ETFE)水分散體等；（2）常溫成膜涂料，氟烯烴/ 乙烯基醚(FEVE)水分散體涂料、偏氟乙烯（VDF）共聚物水分散體涂料等。水性氟碳涂料性能優(yōu)異，也基本與溶劑型氟涂料相當(dāng)。已廣泛應(yīng)用在建筑工程、文物保護(hù)、航空器、海洋、輕工業(yè)（紙品、織物、皮革）等領(lǐng)域。水性氟碳涂料具有超耐候性、耐污性等優(yōu)異的性能，在水性涂料中具有良好的市場(chǎng)潛力。近年來(lái)，政府對(duì)外墻涂料提出的高標(biāo)準(zhǔn)， 也給氟碳涂料帶來(lái)了新一輪的商機(jī)。水性氟碳涂料中氟乳液的合成、配套助劑的研發(fā)、涂裝配套體系的優(yōu)化、施工工藝的改進(jìn)都將是研發(fā)熱點(diǎn)。

2.6 水性有機(jī)硅涂料

水性有機(jī)硅涂料是以含硅聚合物作為成膜物質(zhì)的。含硅聚合物主要是指有機(jī)硅樹脂或者有機(jī)硅改性的樹脂。從結(jié)構(gòu)上看，含硅聚合物屬于半有機(jī)半無(wú)機(jī)結(jié)構(gòu)的材料， 它兼有有機(jī)材料和無(wú)機(jī)材料的特性。水性有機(jī)硅涂料具有有機(jī)硅材料的優(yōu)異性能，同時(shí)有機(jī)硅的引入能夠改善因樹脂水性化導(dǎo)致的涂膜耐水性降低的狀況和解決了高表面張力引起水性涂料涂膜表面弊病的問(wèn)題。因而水性有機(jī)硅涂料已成為最具發(fā)展前景的涂料品種之一。

水性有機(jī)硅涂料具有良好的耐熱性、耐腐蝕性、耐候性、耐水性等性能，且對(duì)各種基材的適應(yīng)性好，已被廣泛用于船舶、航空、機(jī)械、橋梁、建筑、電器、紡織整理和皮革涂飾等領(lǐng)域。用于建筑物的水泥基材表面的水性有機(jī)硅涂料可改善建筑物的耐水性、耐污以及耐候性，增加建筑物的使用壽命；用于皮革、織物和紙張的處理可賦予它們優(yōu)異的柔滑性和耐水性。

2.7 水性無(wú)機(jī)涂料

水性無(wú)機(jī)涂料是以硅酸鹽、硅溶膠等為成膜物質(zhì)、以水為溶劑或分散劑， 可以配成低VOC 甚至零VOC，具有優(yōu)異性能，無(wú)毒、無(wú)味、無(wú)刺激性，是近年來(lái)發(fā)展較快，比較有發(fā)展?jié)摿Φ囊活惌h(huán)保型涂料。水性無(wú)機(jī)涂料在建筑建筑領(lǐng)域已取得成功應(yīng)用，成膜物質(zhì)的硅酸鹽、硅溶膠對(duì)水泥基材可以自動(dòng)滲入，使含顏、填料的涂膜在固化的作用下發(fā)生硅化作用而與底材牢固地合成一體。在高溫下（甚至超過(guò)1 000 ℃）依然抗熱，不會(huì)龜裂。涂膜有阻燃、防火、防霉作用，而且耐酸堿。另外， 利用納米技術(shù)進(jìn)行改性可以制成SMART 標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證涂料和空氣凈化涂料。

國(guó)內(nèi)無(wú)機(jī)涂料的制備方法都是用無(wú)機(jī)成膜物質(zhì)（硅酸鹽或硅溶膠）和有機(jī)樹脂乳液物理共混制成。國(guó)外主要是采用溶膠-凝膠法制備。溶膠凝膠技術(shù)是選用一種可以形成溶膠-凝膠的前軀體，如烷氧基硅烷，水解成羥基，然后與含羥基的樹脂或硅溶膠縮合交聯(lián)成膜。溶膠-凝膠法技術(shù)的運(yùn)用使水性無(wú)機(jī)涂料獲得了新的突破，已有正式的產(chǎn)品在市場(chǎng)上推廣。目前，水性無(wú)機(jī)涂料，尤其是凝膠-溶膠法技術(shù)制備無(wú)機(jī)涂料正處于發(fā)展初期，雖然在擴(kuò)大原料來(lái)源、降低成本、裝飾性方面面臨著諸多問(wèn)題和工作，但仍顯示出強(qiáng)大的發(fā)展?jié)摿Α?br>  

3 水性涂料存在的問(wèn)題

從技術(shù)上， 水性化產(chǎn)品要達(dá)到溶劑型產(chǎn)品的性能還存在一定的難度。雖然國(guó)際上水性涂料產(chǎn)品的性能已大幅提高，有些已接近和超過(guò)溶劑型產(chǎn)品，但國(guó)內(nèi)技術(shù)發(fā)展還有很長(zhǎng)的路要走。
 

4 結(jié)語(yǔ)

環(huán)境友好涂料已成為21 世紀(jì)涂料的發(fā)展的主題， 水性涂料是環(huán)保型涂料中發(fā)展比較迅速一個(gè)領(lǐng)域，已有不少成熟的產(chǎn)品和技術(shù)問(wèn)世。但從技術(shù)上，水性產(chǎn)品要達(dá)到溶劑型產(chǎn)品的性能還存在一定的難度，總有些指標(biāo)還不近人意，例如干性稍慢，裝飾性較差等缺點(diǎn)。不言而喻，在開展大量基礎(chǔ)性研究工作的同時(shí)，水性涂料領(lǐng)域還應(yīng)做好：（1）在現(xiàn)有基礎(chǔ)上揚(yáng)長(zhǎng)避短，拓寬水性涂料的應(yīng)用領(lǐng)域；（2）在進(jìn)一步降低VOC的基礎(chǔ)上，開發(fā)高性能、高功能水性涂料；（3）積極開發(fā)綠色的、可持續(xù)、發(fā)展的涂料涂裝工藝技術(shù)。