水性涂料的特点和工程应用建议_开题报告

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3.开题报告格式规范参考如下：

一、文献综述

查找^范文相关文献，介绍本论题目前研究现状、研究成果等内容。

例如：

（一）国内研究现状

个案监督的性质界定，人大监督与司法独立的关系以及个案监督存在空间的发展趋向，已经成为当前宪法学界和司法实务界关注的热点和难点。综合近期我国有关的研究文献来看，主要存在以下观点：

尹杰在《关于人大个案监督权的思考》中认为，近些年来，司法改革已成为人们日益关注的话题。对于目前严重的司法腐败现象，人们深恶痛绝，但是如何解决这一痢疾却又是个难题。作者认为，司法独立是司法公正的首要要求，也是当前司法改革的核心。目前的这种个案监督，显然不利于司法独立的实现。恰恰相反，它对司法独立有百害而无一利。另外，人大的个案监督制度使司法成为立法的附庸，个案监督对破坏了司法权威。因此，个案监督与现代社会的法院是行使司法审判权的唯一有权机关的制度是相违背的，不符合现代法治社会的要求。

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（二）国外研究现状

1、关于司法权由司法机关以外的国家机关行使的问题。从宪政实践的角度看，在国家的政治体制中，并非只限定作为法院的司法机关才能够或只允许实行司法权。同时，立法机关分享司法权也并不意味着对司法独立的破坏。①美国参议院据美国宪法规定分享了审判权。美国国会常设委员会具备调查权及准司法权, 国会在行使调查权或听证权时，可以调动警察机关、情报单位或调查局,甚至还可根据相关法律适当惩处配合意愿不足的官员或民众。②英国实现两院制和“议会至上”,贵族院实际上是国家的最高司法机关,其议长同时是贵族院首长,首席大法官和内阁成员;而英国的法院系统由贵族院议长办公室直接管理.针对特殊的案件议会也可以直接行使审判权。③日本的国政调查权制度。所谓的国政调查权, 是两议院按照日本宪法的规定，可以进行有关国政的调查,为此可要求证人出席并提供证言和记录.这种国政调查权的对象主要限于为了有效、适当地行使国会的权能而进行的必要调查。

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二、^范文提纲

水性涂料应用中需要注意的问题

摘要：在分析水性涂料与溶剂型涂料各自特点的基础上，阐述了水性涂料应用中需注意的一些主要 问题。

关键词：水性涂料；应用；注意的问题

引言

随着我国乃至世界经济的发展，人们对环境质量的要求越来越高，为降低对环境的污染，要求 涂装必须向低公害、无公害化发展。水性涂料与传统的溶剂涂料相比，其涂层质量越来越接近传统 溶剂型漆，但VOC排放量小，其排放量不及溶剂型漆的三分之一，是实现喷漆低公害化的重要途径。 故水性涂料正越来越广泛的被农机、汽车等行业采用，并成为技术发展的必然趋势。

我公司在己成功将水性涂料应用于拖拉机底盘涂装线。本文通过我公司在水性涂料工艺设计和 使用中的体会，为同行使用水性涂料提供经验，同时，还提出了使用水性浸涂涂料过程中的注意事 项及预防水性浸涂涂料胶化的方法。

随着涂料工业的发展，涂料的花色、品种、功能越来越多，分工也越来越细。但在涂料的制造 和施工过程因有机溶剂的大量排放而对环境造成巨大的污染。为限制有机溶剂的排放，涂料的固体 化、无溶剂比、水性化已呈日趋壮大之势，业内人士广泛赞同的“4E”涂料(Economy，Effciency， Ecology，Energy)即指上述涂料。其中，涂料的水性化是近年来发展十分迅速的一个领域[1]，但由 于水性涂料与溶剂型涂料相比较，存在着诸多不同，水性涂料以水为稀释剂，溶剂型涂料以甲苯\二 甲苯\醋酸丁酯类等有机溶剂为稀释剂，在进行喷涂工艺及设备设计时，需要充分了解水性涂料的特 点，根据其特点才能设计出科学合理的浸涂和喷涂工艺及设备。

1水性涂料的特点[2]

水性涂料与溶剂型涂料相比具有低挥发速率、高表面张力、高导电性、腐蚀性以及易产生气泡 的特点，导致水性涂料在设备和施工工艺方面与溶剂型漆相比有所不同。

水性涂料使用的主要溶剂水与溶剂型涂料使用的一些常用溶剂的特性比较如表1所示：

表1水与常用溶剂主要特性对比表

项目

沸点（1C)

熔（冰） 点（r)

蒸发潜热（kj/kg)

20X：介电常 数

爆炸极限 % (容量）

闪点/V (闭口）

水

100

0

2457.22

.80.1

甲苯

110.6

-95

413.1

2.24

l.(K7-0

&-30

二甲苯 (混合）

139.1

-25

343.2

3-7.6

29-50

水性涂料中水的挥发主要是通过控制喷漆室的温度和湿度来进行控制的，而溶剂型漆可以通过 调整稀释剂的蒸发速率来调整涂着固体份。水性色漆的涂着固体份通常为20〜30%,而溶剂型色漆 的涂着固体份高达60〜70%，因此水性色漆的平滑性较好。

涂料流变性的控制技术是水性涂料的设计关键。当水性涂料喷涂时，在髙剪切力的状态下，水 性涂料的粘度迅速下降，保证涂料具有良好的微粒化效果；当剪切消除后，迅速恢复高粘度状态， 从而保证了金属颜料良好的定向效果以及抗流挂性能。

水性涂料与溶剂型漆相比最大的优点是VOC排放量低，不同工艺体系的VOC排放量如表2所 示：

表2不同涂装工艺体系的VOC排放量对比表

项目

电泳

中涂

色漆

軍光清漆

VOC排放量

工艺体系1

CED

溶剂型

溶剂型

单组份

120 g/m3

工艺体系2

CED

溶剂型

水性

双组份

40g/m3

工艺体系3

CED

水性

水性

双组份

34g/m3

工艺体系4

CED

水性

水性

水性

28g/m3

工艺体系5

CED

粉末

水性

粉末

<20g/m3

目前欧洲采用水性中涂+水性色漆+双组份罩光清漆的工艺体系较为普遍，从而满足了欧洲对 VOC排放的标准。

2水性涂料的工艺及设备设计需要注意的一些问题

水性涂料涂装工序与溶剂型涂料基本相同，但在设备选用材料和工艺参数设定上需根据水性涂 料的特性进行选取，其典型工艺为：

前处理{上线一预脱脂一脱脂-►水洗1—水洗2—(去离子水洗1)—(表调）-(磷化）一水 洗3—水洗4—(去离子水洗2)—人工吹水一烘干}—强冷一喷底漆一流平一闪干一烘干〜冷却（强冷）一喷面漆一流平一闪干一烘干一冷却（强冷）一-线。

2.1前处理

各类材料或制品，在涂漆以前对其清除各类污物、整平及覆盖某类化学转化膜的任何准备工作， 统称漆前表面处理。漆前表面处理技术是涂装技术的重要部分，在整个工艺过程中，需要选用清洗 剂、表面调整剂、磷化剂、钝化剂、氧化剂等多种精细化工产品，这些化工产品组成复杂、性能差 异大，如果选用不当或在使用中各槽液得不到很好的控制和管理，反而对涂层质量产生不利影响。[4]

由于水性涂料与溶剂型涂料相比，水性涂料主要使用水作为稀释剂，溶剂型涂料主要使用甲苯、 二甲苯等有机溶剂作为稀释剂，水的表面张力为72.6dyne/Cm，要比一般有机溶剂大，是涂料常用有 机溶剂的2.5倍（见表3)，因而难以浸润底材，易产生缩孔，所以一方面通过在水性涂料生产配方 中添加表面活性剂来降低表面张力，提高浸润性能，另方面，在进行工件的前处理时，对工件表面 处理的质量要求更高。

表3涂料常用有机溶剂的表面张力 Surface Tensions of Common Organic Substances

表面张力

表面张力

名称(Name)

(Surface tension) a b

名称(Name)

(Surface tension) a b

/(dyn/cm)

/[dyn/(cm.*C)]

/(dyn/cm)

/[dyn/Ccm-'C)]

乙酸乙酯

26.29

0.1161

丙酮

26.26

0.112

乙酸丙酯

26.60

0.1120

乙酸戊酯

27.66

0.09943

乙酸丁酯

27.55

0.1068

乙醇

24.05

0.0832

邻二甲苯

32.51

0.1101

丙酸乙酯

26.72

0.1168

间二甲苯

31.23

0.1104

1-丁醇

27.18

0.08983

对二甲苯

30.69

0.1074

乙酸甲酯

27.95

0.1289

丁酸乙酯

26.55

0.1045

甲苯

30.90

0.1189

2.1.1除油

钢铁表面除油程度要严格按照GB / T 13312—91的要求进行检查和控制。本方法用标准G型极 性溶液滴2滴(0.1ml)在被试表面上，立即用玻璃棒涂成20mmx 40mm的覆盖面积，将特制的A型验 油试纸紧贴在溶液膜上，lmin后观察变色情况。若A型验油试纸显色均匀、连续完整，即为合格， 反之不合格。无论对溶剂型涂料还是水性涂料，除油质量的好坏，对产品涂膜的质量都会产生较大的影响，但对于溶剂型涂料喷涂来说，工件表面除油不太彻底时，涂膜外观不会立即表现出来，但 对水性涂料来说，工件表面除油不彻底，在其表面就难以形成完整的漆膜，所以，对水性涂料喷涂 来说，前处理质量显得更为重要。

2.1.2憐化

磷化膜的检验要严格按GB 6807-86进行，可采用3%氯化钠水溶液于15〜25°C浸渍，或硫酸 铜溶液点滴。也可以涂漆以后进行盐雾试验来考核。硫酸铜点滴液配方如下：CuS(V5H20 41g/L, NaC135g/L，0.1mol/LHC113ml/L。水性涂料对磷化膜的要求与溶剂型涂料基本相同，憐化膜必 须均勻完整，细密无挂灰。

2.2强冷

水的蒸发潜热为2457.22 kj/kg，而涂装常用溶剂的蒸发潜热是：二甲苯为343.2 kj/kg，丁醇为 590.2 kj/kg，酮类为343〜444 kj/kg都要比水低得多，所以喷涂同样厚度的涂料对工件的降温作用水 性涂料更大一些，因此我们认为对于拖拉机底盘、柴油机等主要由铸件构成、涂层主要以防腐为主， 对涂装表面装饰要求不高的工件，可以不设强冷。

2.3浸漆

由于水性漆的自身特点所决定，其工艺与溶剂型漆有所不同。水性漆使用的溶剂主要是水，水 的硬度对浸漆槽槽液的稳定性影响较大。当所用水源的硬度较高时，随着槽液溶剂一水的不断蒸发， 添加水分时，就会造成钙、镁等离子的积聚，严重时会造成槽液的胶化。因此，使用水性涂料进行 浸涂时，需要注意下述问题：

对于环境不断变化的场所，应控制温度变化在一定的范围之内，否则极易引起水性漆胶化现 象发生。

当水性涂料应用于浸涂施工时，特别是用于北方水质较硬地区时，稀释剂必须使用去离子 水或软化水，以避免钙镁等金属离子的积聚，影响漆膜质量，造成水性漆报废；

采用抗硬水性较好、耐施工环境温度好的水性涂料。

2.4喷（底、面）漆

喷涂水性涂料所需用的一般空气喷枪与溶剂型涂料相同，但对环境条件（主要是温度、湿度） 的要求与溶剂型涂料相比存在一定的差别。在喷漆室中喷涂水性涂料时，水变成水蒸气溶剂膨胀1244 倍，可以使喷漆室中的湿度瞬间升高，当湿度达到90%以上时涂在被涂物上的涂膜会滴滴嗒嗒流淌 下来[5]。所以，喷涂水性涂料时控制喷漆室的湿度很重要，温度也要保持在不产生流挂和流淌的范 围，一般认为，温度在15〜3CTC，湿度在60%〜80%较为适宜。由于水的腐蚀性比溶剂要大，喷漆 室尤其是循环水处理系统最好采用不锈钢制成。喷漆室内的送风必须有适当的调温调湿装置。国内汽车涂装喷漆室冬大都可以调温调湿，a大却很少有调溫调湿的，闪为需耍的制冷#太人，所以很 少有送冷风的，因此在高温高湿地区，如果使用水性涂料，必须安装喷漆室中央空调，复季也蓠要 送冷风，这样才能保证水性涂料的施:丨:质w:。

2.5闪干

闪干即涂装后漆膜的流平和溶剂（包括水）的预蒸发过程，其B的是为了防出含存人a溶剂或 水分的湿漆膜（水性底色漆中水的含tt约为63%~)突然进入较高温度OHXTC)的烘干炉。是 否设罝闪干丄序，闪干时间和温度的灯体参数要根据所使用的水性涂枓的性能、对工件涂层的质蛋 耍求，烘干炉耍求的温度来确定。一般情况下，湿碰湿T艺、烘炉烘干温度较高（一般在100TC以 上，高丁•水的沸腾温度时）、对漆膜光泽和外观耍求较高时，应该设置闪干工序。否则，则可以不 设计闪干工序。闪干时间的确定，对生产线而言，闪干时间土耍受链速影响•闪干时间短，涂层内 水分和溶剂没有及时挥发出来导致经高温烘烤后出现针孔、痱子等缺陷：闪干时间漆膜表面过 干，涂层容易产生桔皮等缺陷。耍合理选择闪千时间。但同时炁增加加热闪干区，否则咨易出现流 挂、气泡等质tt问题。

2.6烘干

同喷漆审的设计原则类似，烘十室中由于空气中水份含M较高也会对设浴造成腐蚀，所以烘房 内壁也需采用不锈钢制造。同时.水性涂料中稀释剂的主体是水.水的挥发与唢漆室的®湿度有较 人关系。与湿度一定时，随着温度的升高，水的挥发度增加：当温度一定时，则湿度增加，水的押 发受阻；S相对湿度过人时，水份挥发很慢.施I:过程屮易产生流挂等漆膜缺陷。

由于水的蒸发潜热大（见表1),是一般溶剂的5-7倍，烘干室的热弈S要适度增人。同时，水 较有机溶剂蒸发慢，致使水性涂料的烘T-时间要K:，涂膜和被涂物升温不宜过快。在水性涂料中除 用电泳涂装法所得涂膜，受电渗作用使其湿涂膜中的含水M很少.可直接经受高温烘烤外，其他含 水M较商的水性涂料涂膜都耍椹晾T•和分段升溫(在I00X：以下保温一段时间)，使涂膜屮的所含水基

本蒸发掉，才升至工艺温度烘干，不然由丁•水分在100*0时急烈沸腾而产生漆膜弊病。

水性屮涂、面漆和溶剂沏的中涂、面漆的典彻热对流加热的烘T温度、时间变化曲线

我们都有这样的经验，在室外风口晾晒衣服干得快，反之通风不良，干得慢或不能干燥，空气 的相对湿度大了，也干得慢。这也是水性涂料干燥的原则。闪而在晾干及烘干室中控制空气的湿度 对烘干时间及效果非常重要。

2.7自动喷涂系统

保温区

水性涂料的主要溶剂是水，具有高导电性，如果采用溶剂型漆j部加电式旋杯(如图 4所示)，高压静电会从输漆系统泄海出去，因此水性涂料在应用初期一般使用外部加电式旋杯.但由于外部加电式旋杯系统中外置的加电手指容易积油漆，导致清洁频次增加；同时手指对旋 杯移动速度和环境湿度较为敏感，会造成油漆利用率降低8%〜13%，影响油漆外观质量。随着技 术的发展，目前内部加电式旋杯已开始在水性涂料喷涂线上使用，在喷涂开始前，油漆从调漆桶中 吸到一个储存器中，然后与主循环冋路断开。这样可防止高压静电漏到调漆间去，影响生产和造成 危险。

2.8输调漆系统

溶剂型漆的输调漆系统可采用碳钢制成，而水性涂料由于水会使金属生锈而腐蚀，因此水性涂 料的输调漆系统必须使用不锈钢材料。相对溶剂型色漆而言，水性色漆的输调漆系统更需注重低剪 切应力控制、稳定的流量以及避免高压系统，高剪切力、高流量以及高压力均会使水性色漆加速老 化，直接影响喷涂质量，如输调漆系统的冋压阀和拨拌桨必须采用低剪切力类型，否则将破坏水性 树脂的乳化性能；溶剂型色漆在循环系统中的流速要求为0.3〜0.7m/s，而水性色漆的流速则要求为 0‘15〜0.4m/s〇

3消防及环保问题

3.1消防问题

水性涂料为不燃物质，溶剂含量占排放的10〜12%以下，不含苯、二甲苯等，故在设置消防设 施时自动灭火消防设施和可燃气体报警装置原则上可不用考虑。在喷漆室旁放置一般的灭火器即可。 但水性涂料的基料树脂仍为可燃物质，积聚干燥后仍存在着火的可能，所以对喷漆室、通风管道等 设备设施内的积漆也要及时清除，以防积漆燃烧，发生火灾。对于水性涂料消防设施技术条件及废 气处理的设备设计要求，目前还没有丧到国家标准，建议国家或行业尽快能制定相应的标准。

3.2环保问题

使用水性涂料后，环保中废气排放要求（VOC)无需增加设备便可达标。但产生的废水需进行 多级的处理后，使COD达到排放要求后进行排放。

4水性涂料的经济性

同样性能的水性涂料，单价比溶剂型涂料单价耍髙一些，但不会太高。以某单位使用的黑色丙 烯酸磁漆为例，与某单位生产的水性涂料性能对比见表4。

黑色丙烯酸磁漆的单价为18元左右/kg，溶剂单价为10元/kg，而某水性面漆的单价为25元/ kg，以水作溶剂，费用可忽略不计。

某工件油漆消耗量为：3〜4 kg,取4 kg 溶剂（稀释及清洗）消耗量为：4kgxi/3=1.33kg

油漆成本为4元Ag+1.33 kgxi〇元/kg=85元/件

水性涂料成本为：

4kgx25 7C/kg=l〇〇7C/#

表4某品牌黑色丙烯酸磁漆与某水溶性丙烯酸面漆性能比较

序号

项 目

溶剂型指标

水溶性指标

检验方法

1

漆膜颜色及外观

符合标准样板，平 整光滑

符合标准样板， 平整光滑

GB/T1729

2

粘度，S (涂一4杯）

60 〜80

60 〜80

GB/T 1723

3

固体含量，％之

45

40

GB/T 1726

3

细度，jxm <

20

30

GB/T1724

4

遮盖力，g/m2 <

黑40

黑40

GB/T 1726

5

干燥时间 $

烘干（60±2t：) 30 min

80±2"C lOmin (工 件温度）

GB/T1728

6

硬度（摆杆）>

0.4

0.3

GB/T 1730

7

柔靭性，mm <

1

GB/T1731

8

冲击强度，N*cm >

392

392

GB/T 1732

9

光泽（60°) %>

90

85

GB/T 1743

10

附着力（画圈法)，级S

2

2

GB/T 1720

11

耐盐水性（3%NaCl溶液中96h)

不起泡、不脱落， 允许轻微变色

GB/T1763

12

射人工加速老化性（400h)①

.失色1级， 失光1级

GB/T 1865

13

耐湿热性(48’C, 96%)

无

>1000

GB/T1740-79

14

耐盐雾性（碳钢板，底加面）

无

>240

GB/T1771-91

15

耐盐水性（3%NaCl溶液中96h)

不起泡、不脱落， 允许轻微变色

无

GB/T1763

16

耐人工加速老化性（400h)①

失色1级，失光1 级

无

GB/T 1865

17

容器中物料状态

无异物、硬块、易 搅起

无异物、硬块、易 搅起

GB/T3186

表2 水性涂料经济核算

油漆

工件消

油漆单价

油漆成本

溶剂消耗量

溶剂单价（元

溶剂成

单件成

品种

耗漆董（kg)

(7C/kg)

(元）

(kg)

/蛣）

本（元）

本（元）

油性漆

4

18

72

1.33

10

13.3

85

水性涂料

4

25

HK)

0

0

0

100

水性涂料喷漆室、流平室及烘干室所用材质最好为不锈钢，也可以使用渗铝板，价格会略低一

些，以防止施工过程中湿度人造成设备腐蚀，设备成本较溶剂型涂料设备成本可增加10%左右。若 国家或行业能够颁布水性涂料的消防及环保设施和设备标准，用普通消防设施取代自动灭火系统， 水性涂料喷涂线上不设置可燃气体报警装置和废气处理装置，则可减少设备投资50万元以上.

据上所述，水性涂料与溶剂型涂料在使用、材料成本和设备投资方面两者相比，前者略高于后 者，但若水性涂料不考虑自动灭火系统、可燃气体报警装置和废气处理装置，则两者设备投资基本 相当。同时，水性涂料具有可回收性，根据工件的特点，一般可冋收1〇°心-3〇%,如果再把环保费 用、工人操作环境大大改善、职业病减少等综合因素计算在内，前者使用、材料成本还要低于后者， 所以水性涂料无论从经济效益还是从社会效益考虑，都是完全值得推广应用的。

5结束语

溶剂型涂料和水性涂料的根本区别在于：溶剂型涂料使用了有剧毒、有污染、可燃烧的有机溶 剂作为稀释剂，而水性涂料主要使用自来水作为稀释剂。尽管水性涂料的性能还需要完善，但它替 掉油漆应该是大势所趋。水性涂料普及的条件已经成熟，在未来几年，水性涂料大有全面代替油漆 之势。进行水性涂料施工工艺的研究十分重要，本文就水性涂料在进行浸涂和喷涂工艺及设备设计 时需注意的一些问题进行了简要论述，其观点是我们在进行水性涂料喷涂工艺设计时，对一些水性 涂料使用和生产单位及一些相关技术资料的总结，供同行们在进行相关设计时参考。

参考文献

王锡春.最新汽车涂装技术.机械工业出版社

林利萍.水性涂料[J].万方数据

m周杰，陈幕祖.水性漆在中国汽车涂装线的应用及展望[J].万方数据

朱万章.水性漆的成膜.万方数据

张学敏.涂装工艺学.化学工业出版社

王锡春.汽车涂装工艺技术.化学工业出版社

陈茂江.水性底色漆闪干室的设计及应用.万方数据