降低水性涂料成膜温度方法探讨

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1、降低水性涂料成膜温度方法探讨降低水性涂料成膜温度方法探讨陈红瑞，刘平，李华宁，孟昭辉，王春亭，王玉锁(天津科瑞达涂料化I:有限公司天津300456)0引言为了人类自身安全和全球可持续发展考虑，迫切需要研究环保型涂料。水性涂料以水为分散介质和稀释剂，其突出的优点是作为分散介质的水无毒无害，制造和贮运无爆炸危险，解决了溶剂型涂料高VQC的问题。同时水性涂料还具备价廉、不易粉化、干燥快、施工方便等优点。水性涂料已在建筑、工业防腐、家具、家装以及汽车制造领域得到越來越广泛的应用并已成为世界涂料发展的重要方向之一。

2、然而，水性涂料存在成膜温度较高，在寒冷的冬季难以成膜的M题，给施工带来不便。本文从水性涂料成膜机理的角度探讨了影响成膜的儿个重要因素。1水性涂料成膜机理水性漆成膜过程经历了聚合物粒子的浓缩、聚集迭合、挤压变形、再借助于成膜助剂融合成膜。水性漆成膜过程阶段多，并II是非分子级的，其屮任何阶段都有可能产生不完全性，特别是最后阶段，乳液粒子借助于成膜助剂形成均匀的连续相使水性漆最终成膜。1966年Bradford等提出了成膜温度必须人于聚合物玻璃化转变温度(Tg)的概念。成膜过程的3阶段分别是水蒸发：乳液颗粒靠

3、近变形并趋填密；相互扩散，当T〉Tg时最终成膜。这是水性漆的物理成膜机理。对于水溶性涂料來讲，由于树脂耑水溶，其分子量不会太大。因此大多是热固型的，树脂中的活性基团和外加交联剂的活性基团之间的交联反应形成不溶不融的网状结构，从而使涂膜的性能得到提高。2乳液结构和性质对最低成膜温度影响乳液最低成膜温度(MFT)是乳液颗粒相互聚集成连续薄膜的最低温度，是表征聚合物乳液成膜特性的常川方法，是单组立處性漆的使川极限值。当施工温度超过MFT时，乳液形成连续、透明的薄膜；反之，当施工温度低于MFT时，将会形成白色粉状

4、有裂痕的薄膜。因此,为了满足使用的要求，单组M性漆的施工温度应超过MFT。影响MFT的因素包括乳液屮乳胶粒的结构，乳液粒子的人小，乳液合成屮表而活性剂的选择和合成工艺等。2.1乳胶粒结构影响乳液由乳胶粒和水组成，乳胶粒A包裹高聚物，其表面材料的性能直接影响MFT。乳胶粒内可以是均一结构，也可以是核壳结构。软壳硬核的核壳结构乳液，可在较低温度下成膜。相反，软核硬壳的核壳乳液，其成膜温度较高。含有可交联官能团的乳液，比不含可交联官能团的乳液成膜温度岛。2.2粒径乳液粒径的大小影响漆膜的质量。细粒径乳液得到的漆

5、膜更均匀，漆膜的光泽度高。乳液粒径增大，MFT趋于Tg。随着乳胶粒粒径变小，粘度增加，增大了乳液成膜的毛细管压力和粒子的总表而积，有利于粒子表而链端相互渗透，促进粒子变形成膜，从而降低MFT。亲水性单体倾向于留在乳胶粒子的外层，因而MFT的高低取决于亲水单体的性能。2.3表面活性剂乳化剂的分子屮均含有两类性质截然不同的部分——极性基团与非极性基团。非离子型乳化剂在水溶液中不会离解成离子，其效果与介质pH值无关，它会在聚合物表面形成吸附层，阻挡聚合物分子彼此碰撞，从而提高聚合物粒子的分散稳定性；阴离子型乳化

6、剂水解时生成阴离子基团，讨使聚合物表面带负电荷，造成聚合物颗粒相斥，降低粒径，进而降低成膜温度。2.4合成工艺包括加料顺序、操作方法、温度控制等。3成膜助剂对MFT的影响成膜助剂又称凝聚剂、聚结剂，通过降低聚合物表面积，降低表面能，校制水的蒸发以促进聚合物成膜。一旦乳液成膜过程完成，成膜助剂会从涂膜中挥发，从而使聚合物玻璃化温度恢复至初始伉。实验证明，成膜助剂的水溶性、相容性和挥发性影响着成膜助剂在涂料中的存在状态、运动行为和使用效果。成膜助剂在乳液粒子的融合和成膜阶段起着溶剂的作用。在成膜助剂的作用T乳

7、液粒子之间的界面消失，形成连续均匀的膜。增大了低温成膜的付能性，最低成膜温度随成膜助剂的增加而下降。然而用量增加到一记程度，其效果不明S反而3./赵寇裝哲裝啤图1成膜助剂TEXANOL酯醇用星对丙烯酸乳液最低

8、成膜温度的影响由图1可见，随着成膜助剂TEXANOL酯醇用量的增加，涂膜的最低成膜温度也随之降低。当成膜助剂的用U:增加到8°/。以后，涂膜的最低成膜温度不再降低。4结论降低乳液的S低成膜温度增加了水性漆冬季施工的可行性，影响S低成膜温度的S主要因素是聚合物乳液中乳胶粒的结构和粒径，以及乳液合成过程

9、工艺控制和后处理工艺。此外，涂料配方研制阶段中成膜助剂种类的选择和加量也是影响水性漆S低成膜温度的甫要因素。