水性乳胶漆

定义

水性乳胶漆是以合成树脂乳液为基料，与颜料、体质颜料（填料）及各种助剂配合，经研磨分散等工序制成的涂料，施涂后能在基材表面形成薄质涂层。因其分散介质是水而非有机溶剂，这类产品被归入水性涂料^[1]。按分散形态划分，水性涂料包含水溶性涂料、水稀释性涂料和水分散性涂料三类，乳胶漆对应其中的水分散性一类，故又被称为合成树脂乳液涂料^[2]。

在结构上，乳胶漆是一个多组分分散体系：乳液（聚合物颗粒的水分散体）决定漆膜的粘结、抗水、抗碱和耐光老化等基本性能；颜料提供遮盖力和色彩；填料用于充实漆膜、提高遮盖并改善涂刷性；助剂则包括增稠剂、分散剂、润湿剂、消泡剂、成膜助剂、防冻剂、防腐杀菌剂等，用于维持贮存稳定和施工性能^[1][4]。

原理

乳胶漆的成膜是物理过程。涂料施工后，水逐渐挥发，体系体积收缩，悬浮在水相中的聚合物颗粒彼此接近；颗粒之间残留水分产生的毛细管压力将颗粒挤压到一起，压力继续增大使颗粒发生形变，当环境温度高于聚合物的最低成膜温度时，颗粒相互融合，最终连成连续的漆膜。

成膜的前提是聚合物链段具有足够的活动能力。乳胶粒变形与分子链段扩散要求聚合物体系中有一定的自由体积，因此施工与干燥温度必须高于乳胶聚合物的玻璃化温度；同时，由于颜料和填料的存在，涂料的最低成膜温度还会高于乳液本身的最低成膜温度^[5]。

为兼顾漆膜硬度与低温施工性，配方中通常加入成膜助剂。成膜助剂是乳液聚合物的良好溶剂，能暂时降低最低成膜温度，帮助颗粒在较低气温下融合，成膜后又逐渐从漆膜中逸出，使涂层恢复较高的硬度和耐沾污性；其用量一般占乳液或分散体固体分的 5%～15%，玻璃化温度较高的乳液需要更多用量^[6]。此外，乳胶漆中水分常占体系 40%～50%，气温低于 0℃ 时会结冰，导致增稠、分层、破乳等现象，故需加入丙二醇、乙二醇及二醇醚类助溶剂降低冰点^[5]。

发展历程

乳胶漆的工业化始于 20 世纪 30 年代中期。德国将聚乙烯醇作为保护胶体的聚醋酸乙烯酯乳液用作涂料展色料，战争导致的油料紧张使这类新涂料用量迅速上升；同一时期，Hofmann、Harkins 等人对乳液聚合的研究为乳胶涂料的生产奠定了基础^[7][8]。第二次世界大战期间，美国合成橡胶产能过剩，研究发现苯乙烯占 60%～67%、丁二烯占 33%～40% 的乳液适用于涂料，丁苯乳胶漆自 1945 年起产量快速增长，但因耐候性欠佳，用途多限于室内^[7]。其后聚醋酸乙烯酯乳胶漆在美国投产，1953 年至 1954 年前后又出现醋酸乙烯酯共聚物乳液^[7]。

1953 年，纯丙烯酸乳液实现合成，其性能优于丁苯与醋酸乙烯体系，为乳胶漆的性能提升提供了新的基料。20 世纪 60 年代，醋酸乙烯酯-乙烯共聚等乳液品种增多，乳胶漆的适用范围进一步扩大^[7]。70 年代以来，各国对有机溶剂及有害物质排放的限制趋严，加之石油价格上涨，水性涂料作为替代油性漆的品种受到重视，乳胶漆在建筑涂料中的主导地位逐步确立^[7][9]。

中国的乳胶漆研制始于 20 世纪 50 年代末，早期走合成聚醋酸乙烯乳液路线，因耐水性、耐候性和耐擦洗性不足，加之单体规模小、成本高，仅用于少量高级饭店内墙装饰；70 年代初，上海、北京、天津、广州等地相继开展苯乙烯-丙烯酸酯、醋酸乙烯-丙烯酸酯及纯丙烯酸酯乳胶漆研究，并于 70 年代中期小批量生产^[10]。80 年代以后，随着乳液合成技术进步和外资涂料企业进入，中国乳胶漆在产量、品种和施工经验上均有较大发展^[10][9]。

应用

建筑装饰是乳胶漆最主要的应用领域。按使用部位可分为内墙乳胶漆和外墙乳胶漆；按装饰光泽效果可分为无光、哑光、半光、丝光和# 有光等类型；按基料不同则有聚醋酸乙烯、乙丙（醋酸乙烯-丙烯酸酯）、纯丙烯酸、苯丙（苯乙烯-丙烯酸酯）等品种^[1]。内墙产品强调附着良好、干燥快、耐擦洗和低毒，广泛用于居室内墙的保护与装饰^[11]。

在外墙与其他基材上，乳胶漆可掺入较多填料制成厚浆型产品，用于处理凹凸不平的墙面；丙烯酸类和苯丙类乳胶漆加入防锈颜料后，可制成金属用乳胶底漆。此外，以乳胶漆为分散相、水为连续相的多彩涂料也被用作室内装饰材料^[12]。功能化产品方面，防火、防水、防虫防霉等乳胶漆是近年来发展较快的方向。

局限

乳胶漆的性能受温度制约明显。聚合物乳液的最低成膜温度通常在 10℃ 至 25℃ 之间，而施工温度可能低至 5℃ 左右，气温偏低时成膜不充分会出现开裂、粉化等缺陷，需依靠成膜助剂调节^[13]。以水为分散介质还带来冻融稳定性和开放时间方面的问题：乳液在运输、贮存中经历反复冻结与融化可能失稳凝聚，低温下丙烯酸类乳液尤其敏感^[14]。

在漆膜性能上，乳胶漆通常为热塑性涂层，硬度、耐沾污性与低成膜温度之间存在取舍，提高聚合物玻璃化温度可改善硬度与耐沾污，却使低温施工更困难^[5]。不同基料的耐候性差异也限制了用途，早期丁苯乳胶漆因耐候性不足一般只用于室内^[7]。此外，水性涂料施工时的固体份通常只有 20%～30%，低于溶剂型涂料的 60%～70%^[3]。

参见

• 水性涂料 —— 以水为溶剂或分散介质的涂料总称，乳胶漆是其中的水分散性一类。

• 乳液聚合 —— 制备乳胶漆基料合成树脂乳液的主要聚合方法。

• 最低成膜温度 —— 决定乳胶漆能否在给定气温下形成连续漆膜的关键指标。

• 成膜助剂 —— 用于降低最低成膜温度、改善低温成膜性的配方组分。

• 挥发性有机物 —— 衡量涂料环境性能的主要指标之一。

• 建筑涂料 —— 乳胶漆最主要的应用类别。