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水性涂料配方的改進—耐水性增強

發布時間:2015-12-25 13:21:24

水性木器漆基料在合成時使用相當數量的表面活性劑,或采用親水性單體合成聚合物,從而導致成膜后的漆膜耐水性不良,使得漆膜變軟,硬度下降,強度變差,吸水率越高的漆膜強度損失越大,所以水性木器漆應該是吸水率越小越好。

吸水率大小與漆膜浸水后是否泛白并無對應關系,泛白現象是光線折射發生了改變所引起的,是存在于漆膜中的水分子與聚合物鏈段對光線共同作用的結果。有些吸水率高的漆膜浸水后明顯泛白。所以,僅從浸水后泛白性能不能判斷漆膜的親水性和耐水性高低。

大多數漆膜吸水泛白后,重新干燥可以恢復透明狀態。但是對于較厚的漆膜泛白恢復的過程可能很長,有時長達數周。也曾觀察到在室溫下,有的漆膜長期干燥不能回復透明狀態的現象,究其原因一是漆膜太厚,水分不能完全遷移出來;也可能漆膜浸水后引起聚合物的分子結構發生了變化,折光性能改變,這種變化是一個不可逆的過程,從而泛白不能恢復。

調整水性涂料的耐水性可以從三個方面考慮:

1)  水性樹脂,如水性聚氨酯、水性丙烯酸的聚合物結構

乳液聚合時用的表面活性劑的都是兩親的,即一端有親油性,另一端有親水性。聚合完成后這些表面活性劑仍然存留在乳液中,成膜后殘留在漆膜內,遇水后親水基與水作用,促使水在漆膜中更多地滲透、擴散和遷移,增大了吸水率。為了克服表面活性劑的不利影響,現今已可采用無皂聚合法制備乳液,乳液聚合時合成的乳液耐水性有顯著提高。

不同乳液或水分散體吸水率有很大差別低的在10 %以下,高的可超過100 %,主要由聚合物的結構決定。聚合物分子中的親水結構及合成時所用的親水單體對漆膜的吸水率和耐水性有極大的影響。(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯酸羥乙酯,(甲基)丙烯酸羥丙酯、馬來酸酐、二羥甲基丙酸、而羥甲基丁酸等親水單體可以改善聚合物在水中的分散性,有利于乳液或水分散體的形成和穩定,同時又帶來成膜后漆膜吸水率升高,耐水性下降等缺點。聚氨酯結構中有聚乙二醇鏈段時吸水率會增大;而有聚酯結構的聚氨酯水解降解的可能性大,耐水性會受影響。乳液合成時引入氟碳單體或有機硅化合物可提高漆膜的耐水性,并隨著氟碳和硅化合物用量的增多耐水性增加。

2)  通過添加外交聯劑交聯

交聯能顯著提高漆膜的耐水性。同一種漆通過添加外交聯劑交聯后,無論用的是異氰酸酯固化劑交聯,氮丙啶交聯,還是環氧化合物交聯,雖然吸水率下降幅度有差別,但是通常都可降至15 %以下。親水改性的異氰酸酯固化劑中親水鏈段的親水性越強,交聯固化后的漆膜吸水率越高。耐水性好的乳液或水分散體本身吸水率就很低,交聯后吸水率下降幅度小。反之,親水性大的漆膜交聯后吸水率下降幅度大。

3)  通過物流里方法改善漆膜的耐水性

涂料配方中添加憎水性化合物可以改善漆膜的疏水性,減少或降低對漆膜的浸潤。蠟乳液和蠟粉是最常用額改善憎水性的添加劑,其中以PE蠟乳液效果最好。此外,某些疏水添加劑有更好的效果??梢援a生類似荷葉效應的結果。這種疏水效應是由于疏水添加劑在漆膜表面有規則地聚集產生的,疏水劑的遷移會使荷葉效應消失,因此加入疏水劑的漆膜經多次擦洗后會失去憎水作用。




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