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【深涂學(xué)會 科普知識】水性涂料配方中,水性樹脂的選擇對成膜交聯(lián)固化的影響!

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水性漆樹脂成膜固化一般有幾個層次上的機理。首先,乳液顆粒的聚集和融合是所有乳液表干都必然經(jīng)歷的機理;然后,水和其他成膜助劑的揮發(fā),使熱塑性樹脂本身的基本性能得以充分體現(xiàn),這是固化的第二個階段;最后,某些乳液在制備時引入交聯(lián)機理,或在涂料使用時引入交聯(lián)劑,使成膜的硬度在熱塑性樹脂的基礎(chǔ)上進(jìn)一步提高。這一步的交聯(lián)機理會對涂膜的固化速度和程度具有重要的影響。常見的交聯(lián)機理有氧化交聯(lián)(如醇酸樹脂的交聯(lián))、麥克爾加成式交聯(lián)(如一些自交聯(lián)乳液體系),及親核取代式交聯(lián)(如環(huán)氧,聚氨酯體系等)。這些交聯(lián)反應(yīng)通常受溫度,pH等因素影響,在確定配方時應(yīng)平衡體系的固化要求與其他性能的關(guān)系。為了實現(xiàn)配方的優(yōu)化,在確定水性漆配方時,通常從以下幾個方面對樹脂進(jìn)行選擇。

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一、樹脂的固含量
通常,乳液的固含量越高,其距離表干臨界值就越近,干燥速度就越快。但是固含量過高也會帶來一系列的不利因素。表干過快會使涂刷間隔縮短,帶來施工上的不便。固含量偏高的乳液,由于樹脂顆粒間距小,通常其流變性能較差,對增稠劑也不敏感,使對涂料的噴涂或粉刷性能調(diào)節(jié)的困難增大。
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二、乳液顆粒大小
乳液的顆粒越小,同樣固含量下,顆粒之間的間距就越小,表干臨界值就越低,干燥速度就越快。乳液顆粒小,還會帶來成膜性好,光澤度高等其他方面的優(yōu)勢。
三、樹脂玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)
通常情況下,樹脂的Tg越高,其最終成膜的性能就越好。然而對于干燥時間來講,其趨勢則基本相反。Tg高的樹脂,通常需要在配方時加入較多的成膜助劑,以便高分子在乳液顆粒間的相互滲透,促進(jìn)成膜質(zhì)量。而這些成膜助劑則需要足夠的時間從體系中揮發(fā),實際上會延長從表干到全干的時間。所以,從這Tg這個因素來講,干燥時間與成膜性能往往是相悖的。
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四、乳液顆粒的相結(jié)構(gòu)      
這取決于乳液的制備工藝,同樣的單體組成可能會形成不同的顆粒相結(jié)構(gòu)。典型的核殼結(jié)構(gòu)就是其中的例子之一。雖然一個乳液不可能所有的顆粒都做成核殼結(jié)構(gòu),但這個形象的比喻是人們對乳液的成膜性能可以有一個通俗的了解。如果顆粒的殼Tg低,核Tg高,那么該體系成膜助劑需求少,干燥較快,但由于成膜后連續(xù)相是低Tg的樹脂,漆膜的的硬度則會受到一定影響;相反,顆粒的殼Tg高,則成膜需一定量的助劑,則膜的干燥速度會較前者慢,但干燥后的硬度會比前者高。
五、表面活性劑的種類和用量

常見的乳液在制造工藝中會采用一定的表面活性劑。表面活性劑對乳液顆粒有隔離和保護(hù)的作用,在顆粒相互融合的成膜過程中,特別是在初始階段,即表干時有很大影響。表面活性劑在水和油相中均有一定的溶解度,溶在樹脂中的部分其實會起到成膜助劑的作用。不同的表面活性劑,由于其在樹脂中的溶解度不同,其成膜劑的作用也會不同。

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