水性建筑涂料用乳液基础知识大全

 占涂料市场高达38%的水性建筑涂料（内外墙漆）是用乳液做的，近几年来，在中国市场异常火爆的水性漆也是用乳液做的（PUD，PUA）。采用乳液做的涂料低毒，对环境几乎无损害，而这正是民用涂料非常看重的。随着经济的发展，人们生活水平的不断提高，消费者越来越意识到涂料中有机溶剂对空气质量的危害，虽然粉未涂料和辐射固化涂料同样不用有机溶剂，但水性建筑涂料遥遥领先的市场份额告诉大家谁是目前最靠谱的（见图1：2013年涂料成品结构）。

据卓创不完全统计，水性建筑涂料在中国市场目前约占涂料总产量的38%，进而可得出2013年水性建筑涂料总产量约在496万吨。若以乳液在涂料中平均添加量15%来计算的话，2013年水性建筑涂料对乳液的需求量约在74万吨左右。如此巨大并且仍在增长的需求量值得人们认真分析乳液种类和性能对水性建筑涂料的影响。

水性建筑涂料用乳液的种类及特性

水性建筑涂料的主要品种是乳胶漆，乳胶漆主要是由水、乳液、颜填料和各种助剂等四大部分组成。由于水性涂料的分散介质是水，涂料施工后，从涂膜中挥发的是水和少量助剂，环保和安全性等当然有保障。

在水性建筑涂料用乳液市场当中，丙烯酸乳液系列（纯丙烯酸乳液、苯丙、醋丙）的市场占有率竟高达92%，其次是VAE乳液6%、丁苯胶乳1%，另外是氟碳乳液及醋叔乳液各0.5%，见图2。

国内丙烯酸乳液厂家可统计在册约35家左右，年产能10万吨以上的仅五家，陶氏、巴斯夫、巴德富、上海保立佳及江苏日出等，基本占据乳液总产量的大半壁江山。另外产量在5-10吨的企业也有8家：北京互益、河北新光、广东银洋、北京东联、北京亚科力、广东增城升华、广东安德士和浙江新力，市场占有率在35-40%；其余是年产能在5万吨以下小型企业，市场占有率在10-15%左右。目前国内乳液品牌价格层次分明，以陶氏、巴斯夫、瓦克、阿科玛和塞拉尼斯等五家外企为一阵容，它们在中高端领域占据较大的优势，同类品种售价高出本土企业约5-10%；本土企业组成了第二阵营，但伴随外企与本土企业市场竞争日趋白热化，相邻层级价差已由原来的300-400元/吨左右压缩至150-200元/吨左右，甚至更低。产品利润空间明显压缩，市场竞争激烈。

纯丙烯酸酯（共聚）乳液

纯丙烯酸酯共聚乳液简称纯丙乳液，它是由丙烯酸酯类单体共聚而成。常用的硬单体是甲基丙烯酸甲酯等，软单体为丙烯酸丁酯和丙烯酸乙酯等。

在共聚乳液中，加入少量丙烯酸或甲基丙烯酸，对乳液的附着力和冻融稳定性提高有帮助。纯丙乳液具有很好的耐水性、耐碱性、耐候性、耐光性、成膜性和低气味等特点。它们主要被用于制造高档内/外墙乳胶漆、高档真石漆等，占比约在10%左右。

自1953年罗门哈斯公司推出了第一代100%纯丙烯酸乳液 Rhoplex AC-33，开启了丙烯酸乳液产业高速发展的引擎，由于丙烯酸乳液具有干燥快速、容易操作和施工、易清理等优点，在随后的60年中，它已经成为全球最流行的墙面材料。

纯丙烯酸酯乳液各方面性能都比苯丙乳液好，但是近两年其表观需求量增速有限。分析原因主要表现在其价格高，普通中小涂料厂家用不起，并且目前部分苯丙乳液性能基本已达到了纯丙的要求，所以厂家在考虑成本及保证产品质量的情况下，多半会选择苯丙乳液。目前纯丙乳液主要推荐给客户做中高档外墙乳胶漆、高档真石漆、罩面清漆和超耐候性外墙乳胶漆，并且有时还会为节省成本，在做弹性涂料时也会代替部分弹性乳液使用。

苯乙烯-丙烯酸酯共聚乳液

多年来利用丙烯酸活性与其它单体共聚己形成了性能各异，性价比不同的丙烯酸乳液系列，苯乙烯与丙烯酸酯共聚而成的乳液就是其中的典型代表。据卓创资讯统计目前市场上建筑涂料用丙烯酸乳液约有65%左右是苯乙烯-丙烯酸酯共聚乳液即俗称的苯丙乳液。

苯乙烯与丙烯酸酯共聚比较简单，由于苯乙烯玻璃化温度高达100℃，属硬单体，加入比较软的丙烯酸酯单体共聚成的乳液性价比合理。

利用价格低廉的苯乙烯与丙烯酸酯共聚而成的苯丙乳液被更多地用于制作内墙涂料。聚苯乙烯吸水性低，价格便宜，但受紫外线照射易变黄（内墙涂料正好不强调此性能）、质脆、耐冲击性差，与丙烯酸酯共聚，性能得到改善。

但是在中国以外的地区，例如北美，苯丙乳液使用较少。

醋酸乙烯-丙烯酸酯共聚乳液

除了采用乙烯，叔碳酸乙烯酯和醋酸乙烯酯共聚进行改性外，也常采用丙烯酸酯同醋酸乙烯酯共聚改性。用丙烯酸酯改性醋酸乙烯共聚成的乳液其内增塑，耐水性、耐碱性和附着力等都明显优于纯醋酸乙烯制成的乳液。

醋酸乙烯-丙烯酸酯共聚乳液简称醋丙乳液或乙丙乳液。在北美因为醋丙乳液便宜，颜料结合力好，所以在内墙建筑乳胶漆中应用最多。

醋丙乳液是适用于建筑内墙涂料和丝光涂料的乳液。这种乳液虽成本低廉，但是耐水性、抗蠕变性、耐碱性和抗老性较差。适用于低PVC内墙建筑涂料使用，国内民企多追求高填充，高PVC从而降低成本，所以很少民企用醋丙乳液。因为醋丙乳液展色性好，所以被一些外企用于生产中高端内墙乳胶漆。

醋酸乙烯-乙烯共聚乳液

醋酸乙烯-乙烯共聚乳液简称VAE乳液。1988年北京有机化工厂首次从美国引进年产1.5万吨VAE乳液装置，1991年四川维尼纶厂再次从美国引进同样一套VAE乳液装置。近几年，随着VAE乳液越来越得到市场青眯，国内生产装置虽已经得到较大改善，但与实际需求相比仍然存在较大的缺口，所以VAE乳液的市场前景良好。

VAE乳液具有永久的柔韧性、较好的耐酸碱性、耐紫外线老化、良好的混容性、成膜性、粘接性等。由于VAE乳液具有许多优良的性质，因此在实际应用中有着十分广泛的用途。其中在水性建筑涂料中的用量在迅速增长中。

VAE乳液主要用于两个方面，一是用作涂料的基料。VAE乳胶漆可用作内外墙涂料、屋面防水涂料、防火涂料、防锈涂料。VAE乳胶漆涂膜耐起泡性好，耐老化不易龟裂，与多种基材有较好的附着力，安全无毒，使用方便。不仅能够涂覆于木材、砖石和混凝土上，也能涂覆于金属、玻璃、纸、织物表面，它与油漆的亲和力也很好，可以相互在其表面上涂刷。另一方面可用于水泥改性剂，VAE乳液由于具有良好的耐水性、耐酸碱性和耐候性，价格比同类产品便宜，因此作为新材料正在被广泛应用于土建工程中。

醋酸乙烯-叔碳酸乙烯酯（VeoVa）共聚乳液

叔醋乳液因以醋酸乙烯酯和叔碳酸乙烯酯共聚而成，这两种单体对人体几乎没有伤害。将叔碳酸乙烯与醋酸乙烯共聚的好处是在共聚物链中随机地引进具有非极性和空间屏障结构的VeoVa，当VeoVa的含量达到或超过20%时，就能保护共聚物酯键免于水解并具有良好的耐碱性，而用于内墙乳胶漆；当VeoVa的含量达到或超过25%时，还能获得良好的耐候性，也能用于外墙乳胶漆，VeoVa的加入还能降低乳液的表面张力，提高拒水性。

随着人民生活水平的提高，人们对装饰材料的要求也越来越严格，如低毒性、耐水性、美观性、方便性，而叔醋乳液的环保性、好的光泽及滑爽的手感越来越成为内墙装饰涂料首先成膜物质之一。

据统计，目前国内生产叔醋乳液的企业主要有天津四友、山东宝达新材料、衡水新光、上海保立佳等企业。其中以天津四友的叔醋项目产能最大，其技术也最为成熟。目前我国乳液厂家的叔醋乳液产量一般在2000-4000吨/年，主要得益于生产叔醋乳液的技术水平要求较高，设备投入较大，中小企业难以做到。在我国叔醋乳液市场上，除了部分产品已经达到国际市场能接受的水平外，还有相当一部分叔醋需依靠进口。国际市场上叔醋生产仍被迈图等少数大公司所垄断，国内的乳液在质量方面仍不稳定，所以未来我们还有很长的路要走。

但是，目前叔醋乳液的涂膜以其环保性、滑爽的手感、优异的耐水性及流平性、良好的光泽等诸多优点，越来越被许多涂料生产厂家所重视，我们相信叔醋乳液作为新兴的高端乳液，其市场前景发展广阔。

令人奇怪的是，某著名建筑装饰涂料生产商十八年前主打内墙高端产品为叔醋乳液型乳胶漆，现在居然彻底放弃了，令人深思。

有机硅改性丙烯酸乳液

有机硅改性丙烯酸乳液简称硅丙乳液，是在丙烯酸聚合物主链上引入带烷氧基的硅氧烷或聚硅氧烷，从而把有机硅优异的耐高温性，耐候性，耐化学品性，低表面能，拒水性及较好耐沾污性与丙烯酸酯类聚合物的高保色性，柔韧性以及价格适宜等结合起来，使其兼具有机和无机的特性。

目前最常用也是最有效的方法之一，是含乙烯基有机硅氧烷和丙烯酸类单体共聚，由于在聚合时硅氧烷在水相中易发生水解，缩聚，导致硅丙乳液中有机硅含量超过10%困难，对乳胶漆性能改善有限。

通过有机硅接枝改性的丙烯酸乳液，较适合制作外墙乳胶漆，其拒水透气性，耐久性，耐沾污性都得到提高，有机硅化学改性的丙烯酸乳液，与其共混改性的丙烯酸乳液相比，几乎无迁移倾向，相容性好，但共混改性简单，并可引入较多的有机硅。

目前市场硅丙乳液主要用于做大热的真石漆质感漆。真石漆是一种新型的建筑涂料，其装饰效果雷同于大理石和花岗石。以天然花岗岩碎石、石粉为主要材料，加入合成树脂乳液作为主要粘结剂，并辅以多种助剂配制而成的涂料。目前市场上做真石漆的有七八成都是用硅丙乳液。其中硅丙乳液在真石漆里面的添加量在6-13%左右。

氟碳乳液

氟碳乳液是由有机氟、（甲基）丙烯酸酯、特种湿附着力单体、反应型乳化剂等用先进的种子工艺、核壳技术聚合而成，从而制得性能比较全面的新一代氟碳乳液。由于乳液中有机氟元素含量可超过6%，从而使乳液具有极佳的耐水性、超长耐候性、抗沾污、不黄变、抗碱、抗酸雨、抗盐雾，并且漆膜光亮、丰满，流动性好，此款乳液广泛用于超耐候高级外墙乳胶漆、弹性乳胶漆面涂。目前，市面上氟碳乳液占有率较少，仅占水性建筑涂料用乳液的0.5%左右。近几年，水性氟碳乳液的开发受到业界人士的高度关注。氟碳乳液属于新兴的乳液，由于乳液聚合物链中引入键能较大的氟碳键，赋予乳液极好的性能，从而满足环保和高性能双方面的要求。这使氟碳乳液具有广泛的应用领域。水性氟碳涂料凭借其优异的性能，在业界有“涂料王”的美称。

影响水性建筑涂料用乳液成本的主要因素

2011-2013年我国丙烯酸乳液产能年增长率在11%，产量年增长率在5%，“超前”的建设表明大家非常看好水性建筑涂料发展对丙烯酸乳液的需求，据不完全统计，目前水性建筑涂料用乳液表观需求量在74-75万吨/年，其中还包括5%左右的进口乳液（进口乳液方面多以高端为主），而相关产能高达115-116万吨/年。在未来两年，与水性建筑涂料用乳液相关的乳液新增产能预计在36万吨/年，届时2015年我国与水性建筑涂料用乳液相关的产能将达到151-152万吨/年。尽管建筑装饰涂料对乳液年需求增长有望保持在8-10%，但严重的产能过剩直接反映就是乳液价格与原料成本不联动。

目前市场占有率方面来看，苯乙烯-丙烯酸酯乳液占据丙烯酸乳液的半壁江山，主要原因在于其性价比突出，广泛的应用于水性建筑涂料中，其中,以普通内外墙乳胶漆用量最大，在普通内墙乳胶漆中乳液添加量在4-16%，普通外墙乳胶漆中添加量在8-22%。而较高端乳液仍以进口品牌为主，据部分用户反映，进口品牌的苯丙乳液质量比国产的要高出不止一两个等级，包括耐水、耐候等性能方面都要好，甚至比国内的纯丙都好。这就是为什么进口的产品比国产产品价格普遍高5-10%，并仍然有固定市场的原因所在。

由苯乙烯和丙烯酸酯单体经乳液共聚而得苯丙乳液成本较低，在水性建筑涂料中用量最大。而作为苯丙乳液最主要的上游原料，苯乙烯和丙丁酯的行情变化一直是市场关注的焦点，两者价差的变化直接影响苯丙乳液的生产和销售。

从以上主要乳液品种看，苯丙、醋丙、硅丙和纯苯乳液占据水性建筑涂料用乳液85%以上。相关主要原料为苯乙烯、丙烯酸丁/乙酯、醋酸。

在过去一年中，苯乙烯和丙烯酸丁酯的价格走势大体相当，保持着2000-3000元/吨的正常价差。市场上目前苯丙乳液的配方多基于丙烯酸丁酯及苯乙烯的大幅价差，在市场激烈的竞争中，在保证产品性能的前提下，降低生产成本是每个乳液厂家当前的主要任务。若苯乙烯与丙烯酸丁酯的价差接近或苯乙烯高于丙烯酸丁酯，那苯丙乳液的生产配方或将改变乳液市场格局。

2013年苯丙乳液走势较为平稳，全年商谈区间跨度在8100-8550元/吨之间。见图3。

2014年苯丙乳液走势也会较为平稳，全年商谈区间跨度可能在7900-8600元/吨之间。由于产能严重过剩，苯丙乳液市场对主要原料的关联度差，表现为典型的跟跌不跟涨。作为建筑装饰涂料用量最大的乳液品种：国外大牌生产商如陶氏、阿科玛、巴斯夫、塞拉尼斯、瓦克等均在中国设厂，它们是大牌涂料企业的主要供应商。

再看一下纯丙烯酸酯乳液。由于产能严重过剩，纯丙烯酸酯乳液市场对主要原料的关联度差，同样表现为典型的跟跌不跟涨（见图4）。

从今年开始，制造水性建筑装饰涂料用乳液主要原料为苯乙烯，丙烯酸丁/乙酯，醋酸都正式步入产能过剩行列，价格同比都有不同程度下降，丙烯酸丁/乙酯甚至是大幅降低，加上乳液产能正严重过剩，至少今后五年内，用于生产制造水性建筑装饰涂料用乳液原料成本会相当令人愉快。

水性建筑涂料用乳液-国内外差距

分析进口乳液优于国产乳液，主要表现在三个方面：第一就是性能比较突出，具有优异的耐水、耐候等特性；第二方面在于进口产品性能稳定，由于国外企业生产管理等各方面都比较严格，所以能够较稳定的保证涂料厂家的产品质量；第三方面就在于产品的不可替代性，主要是生产乳液的配方国内的研发技术还是相对落后的。例如某外企的弹性乳液，此款乳液

是作为单层弹性涂料而开发的，涂膜表面设计为亲水性，增加水浸润性，而且减少亲油性污染物的附着，可减少雨迹污痕的显性；另一外企弹性乳液由100％纯丙构造，其漆膜具有“即时复原”弹性和优良的伸长率，并且能够有效抵挡紫外光的照射，具有优异的长期耐久性。而部分国内的弹性乳液虽短时间内具有弹性，但没过多久弹性就会逐渐消失，就是流行的“假弹性”之说。所以目前国内产品还是达不到进口乳液的性能，国内涂料大厂还会采购部分的进口乳液，以生产相应高端性能的涂料。

水性建筑涂料用乳液发展趋势

水性建筑涂料用乳液发展都是围绕满足市场日益苛刻的性能要求，降低VOC以减小对环境危害展开。

目前生产的乳胶漆中，一般还含有少量有机溶剂以帮助成膜。人们一直在努力进一步降低挥发性有机物（VOC），以致达到零VOC。先谈谈降低VOC，火力一般瞄准十二碳醇酯成膜助剂的替代，这些年国内外巨头们没有少下功夫，索尔维（Solvay-Rodia），陶氏，伊士曼等纷纷推出替代品，什么Dalpad系到，OE300，OE400甚至TXIB都上阵，事实上都达不到零VOC标准。个人认为寻找十二碳醇酯成膜助剂的替代品非常困难，甚至可以讲是徒劳的，因为内外墙乳胶漆中还在用沸点才一百多度的丙二醇等做抗冻融剂，你应该先换掉这些抗冻融剂，毕竞十二碳醇酯沸点不低于250℃。

近年来，乳液聚合物内增塑引起了人们极大的关注，例如在引入共聚单体乙烯与醋酸乙烯共聚而成的VAE乳液中，由于聚乙烯玻璃化温度为-68℃，所以乙烯在主链上具有很强的内增塑性能，调节其共聚乳液玻璃化温度相当容易。由于醋酸乙烯-乙烯共聚乳液具有上述特点，在欧洲，它主导着无溶剂乳胶漆市场。所谓无溶剂乳胶漆，即无成膜助剂，无助溶剂，真正实现零VOC。

另一种最吸引人的方法之一是把硬乳液和软乳液共混以获得零VOC乳胶漆。由于软乳液的Tg在室温以下，即使与相当量的硬乳液相混，不加成膜助剂，也能在室温干燥成膜。干燥成膜时，软乳液聚合物变形填充空隙，形成连续相，而硬乳液聚合物赋予涂膜良好的抗粘连性。当硬乳液足够细时，干燥后的聚合物能均匀地分布在软乳液聚合物基体中，又当两种聚合物的折射率相似时，就能得到透明乳液膜。当然，这种共混乳液的干燥速度较慢，比共混的两种乳液中的

任一种都慢。这样的共混乳液，不光不用成膜助剂，甚至连低温抗冻融剂也不用。

常用的乳液己满足不了人们对装饰涂料性能要求的提高，例如内墙涂料看重漆膜柔顺性，耐洗刷性和一定的弹性（抗墙体龟裂），开发全新品种费时又费力，而采用聚合物共混改性的方式可多快好省的开发出性能各异的乳液。

如果将硅树脂乳液和丙烯酸乳液共混改性可降低涂膜的吸水性和提高透气性，使其更有效，持久地保护和装饰外墙。

硅树脂乳液和丙烯酸乳液共混改性乳胶漆可以是高PVC的，这样毛细孔多，透气性好。硅树脂乳液的加入，不封闭毛细孔，但借助于硅树脂的低表面能，拒水性大大提高，从而达到高透气性和低吸水性。

至于其耐久性的提高，一是因为硅树脂的Si-O键能高，难以被紫外线破坏；二是紫外线对涂膜聚合物的降解在氧气和水分的共同作用下回相互加速，即光氧化降解促进水解，而水解反过来又加速了光氧化降解。氧气总是存在，但硅树脂拒水透气性能好，使涂膜一直处于干燥情况，大大地降低了水的共同破坏作用，从而有效地缓解了紫外线对涂膜聚合物的降解作用；三是涂膜保持干燥，冻融破坏也减轻了；四是涂膜保持干燥，霉菌和藻类滋生的水分不存在了。

与硅树脂乳液共混的可以是纯丙乳液，也可以是苯丙乳液。

将醇酸乳液和丙烯酸乳液的有利性能结合起来，最简单的方法就是共混。利用丙烯酸乳液和醇酸乳液共混改性可使漆膜具有表干快，耐久性好，抗泛黄，耐水解，耐紫外线，柔韧性持久等特点。尽管涂料中没有共溶剂，还是有足够的接搭时间；尽管不用成膜助剂，还是有良好的成膜性能。这就相当于把醇酸作为丙烯酸聚合物的成膜助剂。

热塑性聚氨酯乳液是聚氨酯水分散体PUD，其中的NCO已完全反应。它具有耐磨性好，颗粒微细（10-100nm），容易成膜，耐低温，弹性好的特点，一般延伸率达550%-800%，但成本较高，常与丙烯酸乳液拼用。根据不同的组合，可用于不同的基面，如木材，塑料，玻璃，混凝土，金属等。

由于聚氨酯分散体不能良好地湿润颜料，因此它的着色并不像其它水性分散体那样容易。用一定量的丙烯酸乳液制成颜料分散体，与聚氨酯分散体共混，不仅解决了着色问题，还降低了成本。

反之，将少量柔韧性聚氨酯作为聚合物增塑剂加

是到丙烯酸乳液中，可大大降低成膜助剂用量，从而获得良好的丙烯酸成膜性。

而在丙烯酸乳液中加入合适的PUD，将赋予丙烯酸如下性能：

改进耐磨性和耐冲击性。

改善低温柔韧性。

改善聚结性，如硬度增加较快。

改善早期抗粘连性。

提高耐化学和耐溶剂性。

提高耐水性。

这就是目前大热的PUA-水性聚氨酯-丙烯酸分散体乳液。

如果在乳液聚合时引入些可实现交联的官能团，使其在成膜时形成适度三维交联，困绕乳胶漆的一系列毛病如抗粘连性，抗沾污性，耐溶剂性和耐候性等都可得以大幅改善。

有多种方法制备交联乳液。例如在乳液合成时，引入少量羧基功能单体，如甲基丙烯酸，丙烯酸苯，并加入金属盐，如醋酸锌，这就是我们所知的乳胶粒子界面间金属粒子与羧酸根发生螯合胶联，这样可明显提高涂膜的耐水性，抗粘连性，和耐脏污性。也可以采用紫外胶联，目前这种胶连技术越来越被广泛的用来提高弹性外墙乳胶漆涂膜硬度，抗粘连性和抗脏污性等。

当然，一系列新型乳液聚合技术正被开发出来，如反向乳液聚合，非水介质中的正向乳液聚合，分散聚合，乳液缩聚，无皂乳液聚合，微乳液聚合，乳胶富穿网络聚合，辐射乳液聚合，和核壳乳液聚合等。发展这些技术的目的无非是加强内增塑，减少甚至不用成膜助剂和抗冻溶剂，提高漆膜的抗脏污性，耐水性，和耐候性。

我们在开发新型乳液的时候，必须充分的考虑各种颜填料对乳液的影响，毕竟乳胶漆不仅仅由乳液组成。大量的无机填料的加入和各类有机和无机颜料的加入势必影响漆膜的性能，即使是钛白粉在乳胶漆的分散和分散稳定性，直接影响到涂料的最终性能。我们所开发的乳液必须充分考虑这些颜填料在其中的分散和分散稳定性，否则最终涂料漆膜的性能不会令人满意。令人担忧的是国内乳液生产企业与涂料厂的互相了解不理想。

随着人们对建筑装饰涂料性能要求的提高，对乳液的开发研究也在突飞猛进中，人们坚信，用各类乳液制成的涂料正以其低毒，对环境损害小迅速部分替代着溶剂型涂料。