助劑在水性涂料中的作用及對其性能的影響

1、助劑在水性涂料中的作用及對其性能的影響助劑在水性涂料中的作用及對其性能的影響關(guān)鍵詞：涂料助劑涂料施工性能新型涂料1前言在1929年，表面活性劑首次被引入乳液聚合的領(lǐng)域，出現(xiàn)第一批乳液聚合專利，為發(fā)展水分散乳液體的涂料奠定了基礎(chǔ)。水性涂料以水為分散介質(zhì)和稀釋劑，最突出的優(yōu)點(diǎn)是分散介質(zhì)水無毒無害、制造和貯運(yùn)無燃爆危險，不污染環(huán)境，解決常溫溶劑型涂料VOC(揮發(fā)性有機(jī)化合物)過高的問題，同時還具備價廉、不易粉化、干燥快、施工方便等優(yōu)點(diǎn)。2助劑

2、在水性涂料中的作用涂料助劑被認(rèn)為是涂料產(chǎn)品的一類重要組成材料，它可以改進(jìn)生產(chǎn)工藝、改善產(chǎn)品性能，提高涂料施工性能、減少對環(huán)境的污染，開發(fā)新型涂料特殊功能，推出各種功能的水性涂料。盡管絕大多數(shù)助劑在涂料中使用的相對比例不高，但往往對提高和改善涂料和涂膜的性能卻能起到十分關(guān)鍵的作用，因此越來越受到業(yè)界人士的重視。在某些產(chǎn)品中甚至已到了離不開它的程度，涂料助劑由于其功能的各異而品種繁多。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，估計(jì)達(dá)幾千種之多，主要有成膜助劑，潤濕劑、

3、分散劑、消泡劑，增塑劑，增稠劑，防凍劑、流平劑、防霉劑及防腐劑、pH調(diào)節(jié)劑等。21成膜助劑成膜助劑又稱凝聚劑、聚結(jié)劑，通常為高沸點(diǎn)溶劑，成膜助劑的作用如同一種“臨時”增塑劑，用以降低聚合物的玻璃化溫度(Tg)，一旦顆粒變形與成膜過程完成后，成膜助劑會從涂膜中揮發(fā)，從而使聚合物Tg值恢復(fù)至初始值。通常情況下，大多數(shù)成膜助劑在室溫下?lián)]發(fā)比水滯后1—2小時，因此，成膜助劑應(yīng)該由揮發(fā)性較慢的溶劑組成。作為成膜助劑的最大先決條件就是在干燥過程中，

4、水分揮發(fā)，而成膜助劑仍留在涂層中，它最后從涂層中自行揮發(fā)。通常應(yīng)用于涂料的膠乳都具有較低的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)如VAE乳液的在一3℃左右，因此在大多數(shù)氣溫高于5℃條件下這些乳液都可以正常成膜，而成膜助劑的加入，對加速涂膜干固起到了一定的作用。圖1是乙二醇作為成膜助劑時，對丙烯酸涂料干固時間的影響。由圖1可見，隨著乙二醇摻量的增加，涂膜的干固時間也隨之降低。機(jī)顏料也可分為不同的化學(xué)種類:氧化物、氫氧化物、硫化物、硅酸鹽，硫酸鹽或碳酸鹽。

5、很顯然，這些極性的分子結(jié)構(gòu)非常易于與酸性基團(tuán)，如羧酸、磷酸或硫酸官能團(tuán)相互作用。23消泡劑水性涂料在制造和施工過程中都會產(chǎn)生泡沫，“泡冠”會延長生產(chǎn)時間并降低生產(chǎn)設(shè)備的有效容積。泡沫也會對施工過程產(chǎn)生影響，使涂膜在于燥后產(chǎn)生各種表面缺陷。傳統(tǒng)水性涂料消泡劑一般分為三大類:礦物油類消泡劑、聚硅氧烷類消泡劑和其他類消泡劑。近幾年，開發(fā)了分子級消泡劑。這種消泡劑是將消泡活性物質(zhì)直接接枝在載體物質(zhì)上形成聚合物。該聚合物分子鏈上帶有濕潤作用的羥基

6、，消泡活性物質(zhì)分布在分子四周，活性物質(zhì)不易聚集，與涂料體系相容性良好。這類分子級消泡劑有礦物油類，如FoamStarAIO含硅類，如FoamStarA30以及非硅非油聚合物類，如FoamStarMF系列［gj。另據(jù)報道，這種分子級消泡劑是以超接枝星形聚合物作為不相容表面活性劑，在水性涂料應(yīng)用中取得很好結(jié)果。Stout等報道的AirProducts分子級消泡劑，屬于乙炔二醇類，是兼具濕潤性的控泡劑和消泡劑，如SurfynolMD20和Su

7、rfynolMD30等。此外，為了滿足生產(chǎn)零VOC涂料的需要，也有不含VOC的消泡劑，如Agitan315、AgitanE255等。24增塑劑低溫柔韌性是檢測涂料性能的一項(xiàng)重要指標(biāo)，而該指標(biāo)由水性涂料所采用膠乳的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)確定。當(dāng)外界溫度高于基料的Tg時，涂料行為類似橡膠，受載時產(chǎn)生彈性形變，具有較好的柔韌性當(dāng)外界溫度低于基料的Tg時，涂料行為類似玻璃易于產(chǎn)生脆性破壞，其柔韌性顯著下降。目前所供使用的膠乳如VAE乳液的Tg≈

8、－3℃，某些丙烯酸乳液的Tg在－5℃左右，都不能滿足要求。因此，摻入一定量的增塑劑可以起到降低膠乳Tg的作用。而隨著膠乳Tg的降低，涂料的低溫柔韌性也隨之提高。增塑劑通常是高沸點(diǎn)難揮發(fā)的液體或低熔點(diǎn)的固體，一般不與乳膠的主體成分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。它作為小分子助劑，主要作用是插進(jìn)成膜的高分子物質(zhì)中，削弱乳膠中聚合物的分子間力，促進(jìn)了聚合物分子鏈段的活動性，降低聚合物分子鏈的結(jié)晶性，從而使聚合物分子鏈段變得柔順。采用增塑劑來改善涂料的低溫柔韌性