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乳胶漆涂装涂料中的成膜助剂及其应用

来源:未知 作者:陆刚 时间:2019-12-11 点击:
导读:乳胶漆的成膜助剂及其应用
环保型涂料市场需求的增长与越来越严格的VOC 法规息息相关。常见的满足零挥发要求的涂料一般以新发展的“软性”乳液为基础。在乳胶漆涂料的涂装作业中, 成膜助剂能促进乳胶粒子的塑性流动和弹性变形,改善其聚结性能。在乳胶漆中成膜助剂因对乳胶粒子的溶解作用而使粒子表面软化,促使聚合物粒子易受压变形融合成膜。成膜助剂的加入可降低乳液及乳胶漆的最低成膜温度。选用成膜助剂必须是聚合物的强溶剂, 要能降低聚合物的玻璃化温度,并具有很好的相容性,否则会影响漆膜的外观及其光泽;在水中的溶解度小,能为乳胶粒吸附而具有优良的聚结性能; 成膜助剂有适宜的挥发速度,在成膜前保留在乳胶漆涂层中,其挥发速度应低于水和乙醇,成膜后须完全挥发;加入乳胶体系后吸附在乳胶粒子表面,不影响乳胶粒子的稳定性,因此受到业内人士的重视。

1 成膜助剂的功用及其常用的种类
所谓的成膜助剂又称凝聚剂、聚结剂,通常为高沸点溶剂,会在涂膜形成后慢慢挥发掉。成膜助剂能促进高分子化合物塑性流动和弹性变形, 改善聚结性能,能在较广泛施工温度范围内成膜的物质,是一种容易消失的增塑剂。乳胶漆高聚物为热塑性聚合物,只有在一定的温度下才能成膜,能形成连续涂膜的最低温度,称为该乳液的最低成膜温度,所以成膜温度必须在最低成膜温度以上。乳胶漆为达到某种功能,添加的硬单体比例较大,最低成膜温度高于室温不能成膜,必须添加成膜助剂使之成膜。在乳胶漆中, 成膜助剂因对乳胶粒子的溶解作用而使粒子表面软化, 因而促使聚合物粒子易受压变形, 融合成膜。用于乳胶漆中性能优异的成膜物质, 可极大的改善乳胶漆的成膜性能。成膜助剂的加入同时可降低防水涂料的最低成膜温度。
在涂料的涂装使用中,成膜助剂的种类很多,包括醇类(如苯甲醇)、酯醇类(如Texanol 酯醇等)、醇醚类(如乙二醇丁醚、丙二醇苯醚等)、醇醚酯类(如己二醇丁醚醋酸酯等) 等。成膜助剂的品种如乙二醇、丙二醇、己二醇、十二碳醋醇、一缩乙二醇、丙二醇乙醚、乙二醇丁醚、乙二醇醚类及醋酸酯、松节油等。常用的成膜助剂为醚醇类高聚物的强溶剂,如丙二醇丁醚、丙二醇甲醚醋酸酯等。
近十年来, 环保已成为影响涂料工业发展的最重要的因素。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对室内空气质量的危害。导致VOC 挥发的主要原因是涂料配方中的溶剂和增塑剂。早在20 世纪90 年代初期,欧美工业发达国家的涂料生产商就开始着手降低水性建筑涂料中的挥发性有机化合物(VOCs)含量。为实现这样的转变, 必需降低涂料中成膜助剂(溶剂和增塑剂)的用量。然而,减少成膜助剂的用量会对涂料的性能有较大的负面影响。因此,如何满足具有强烈环保意识客户的需求已成为当今技术发展的一大主题。新技术的发展使水性建筑涂料在大幅度降低了成膜助剂添加量的同时,仍然具有优异的性能。在过去的十年中, 低VOC 水性涂料已经成为改善由于传统溶剂型涂料和含成膜助剂的水性涂料所导致的室内空气质量问题的有效解决方案。采用超低/零VOC 涂料已成为涂料的主流。该技术既保持了涂料优异的耐擦洗性能,遮盖力,施工性和色彩效果,又改善了消费者的室内空气质量。
乳胶漆是水性涂料的一大类, 所含VOC 很低,属于“绿色涂料”。乳胶漆主要是聚合物颗粒的水分散体和颜料颗粒的水分散体的混合物。但它们没有良好的施工性能,难于得到好的漆膜,必须添加各种助剂来达到所要求的施工性能和成膜质量, 而成膜助剂是乳胶漆中最重要的助剂之一。
成膜助剂有一个与树脂体系的相容性问题,在一个体系中很好的成膜助剂在另一种水性木器漆中可能造成体系不稳定,或者重涂性不良。配方设计时要充分考虑到这一点, 并且通过试验选取最佳成膜助剂及其用量。水性木器涂料的成膜助剂一般为醇醚类型的溶剂,最为常用的是二乙醇醚类、丙二醇醚类以及N-甲基吡咯烷酮等成膜助剂, 并具有高低沸点之分。水性木器涂料在夏季施工时,水分挥发较快,即表干相对过快,有部分水分可能会在未干透之前封闭在涂膜内, 导致涂膜发白或是流平不好的弊端。因而,可通过添加少量适当而合适的高沸点溶剂来延缓涂膜的干燥速度,延长涂膜的开放时间,改善其施工性能和涂膜外观。在冬季里,由于气温较低,水性木器涂料的干燥速度较慢,也即水的挥发较慢,但成膜助剂相对比水挥发快一些, 或许部分与水一起蒸发,使水性木器涂料不能形成致密的涂层,导致水性木器涂料的涂膜存在发白和开裂的现象。所以添加成膜助剂时, 一定要考虑克服水性木器涂料在不同季节的施工性, 同时还要考虑其尽可能干燥速度快一些,这也是水性木器涂料最难的技术要点,尤其是Tg(玻璃化转变温度)较高的丙烯酸分散体更是难解决的问题。因此,釆用多种成膜助剂来搭配是最好的选择。
防水涂料在贮存或运输过程中有可能处于低温环境下(即气温低于5℃以下),在应用过程中有的要求:在低温下进行(如冬季施工),因此,采用成膜助剂来降低防水涂料冻结温度还是有一定实际意义的。除此之外,成膜助剂对涂料湿膜性能如流平性、抗流挂性及展色性都有一定的影响。通常应用于防水涂料的胶乳都具有较低的Tg,如VAE 乳液的Tg在-3℃左右。因此,在大多数气温高于5℃条件下,这些乳液都可以正常成膜。而成膜助剂的加入,对加速涂膜干固起到了一定的作用。对于某些特殊的防水工程(如现场湿度很大,通风条件又不好,而且工期又紧的工程),在不影响产品质量的前提下,可适当多添加一些成膜助剂。
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