涂料原料知識——乳液的成膜機理

發(fā)布日期：2020-05-30 作者：點擊：

涂料行業(yè)界中眾所周知，乳膠漆是由乳液、顏填料、助劑和水組成的均勻分散體系，經(jīng)施工后可以形成固態(tài)連續(xù)的涂層。其中，乳液起著關鍵和基礎的作用。

乳液，也稱為樹脂，聚合物，成膜物，涂料基料等。乳膠漆通過乳液把各組分黏結在一起，形成一層薄膜，并牢牢地附著在基層上，也就是所謂的涂層。所以說，乳液是涂膜最主要的組分，在一定程度上，涂層的性能主要取決于乳液的性能。

對于清漆形成的透明涂層而言，涂層的所有性能都取決于乳液，而色漆和功能性涂料還與顏料和添加劑有關。除了粘合成膜性等基礎性能之外，涂層所應具備的各種使用性能，例如裝飾性（光澤、豐滿度、透明度）、耐久性(保光、保色性，耐候性，耐熱性，耐黃變性，耐鹽污性等)、物理力學性能（硬度、耐劃傷性、耐磨性、耐沖擊性等）以及特殊的功能要求都主要取決于乳液的性能。

乳膠漆中的乳液起到增加涂料強度、提高涂膜耐擦洗次數(shù)的作用，同時當涂料用于外墻是乳液量的增加也可以提高涂層的耐老化強度，增加涂層使用壽命的功能，一句話，涂料的品質的好壞和乳液含量的多少、乳液的類型有直接的

乳膠漆的成膜過程

乳膠漆的成膜是一個從分散著聚合物顆粒和顏、填料顆粒相互聚結成為整體涂膜的過程。
該過程大致分為三個階段: 初期、中期和后期。

初期

乳膠漆施工后, 隨著水份逐漸揮發(fā), 原先以靜電斥力和空間位阻穩(wěn)定作用而保持分散狀態(tài)的聚合物顆粒和顏、填料顆粒逐漸靠攏, 但仍可自由運動。在該階段, 水分的揮發(fā)與單純水的揮發(fā)相似, 為恒速揮發(fā)。

中期

隨著水份進一步揮發(fā), 聚合物顆粒和顏、填料顆粒表面的吸附層破壞, 成為不可逆的相互接觸, 達到緊密堆積, 一般認為此時理論體積固含量為74%, 即堆積常數(shù)是0.74。該階段水份揮發(fā)速率約為初期5%～10 % 。用重量法懸臂梁堆積測定儀測試后得出, 均勻球形粒子優(yōu)先堆積排列是隨機的密堆積(Bernal 堆積), 其堆積常數(shù)不是0.74 , 而是0.635，其最接近的平均粒子數(shù)不是12 , 而是8.5 。大致可以把涂膜表干定義為中期的結束。這時涂膜水分含量約為2.7% [2] , 粘度為：103Pa.s 。

后期

在縮水表面產(chǎn)生的力作用下, 也有認為在毛細管力或表面張力等的作用下, 如果溫度高于最低成膜溫度(MFT) ,乳液聚合物顆粒變形,聚結成膜,同時聚合物界面分子鏈相互擴散、滲透、纏繞, 使涂膜性能進一步提高, 形成具有一定性能的連續(xù)膜。此階段水份主要是通過內部擴散至表面而揮發(fā)的,所以揮發(fā)速率很慢。另外, 還有成膜助劑的揮發(fā)。在此階段初, 成膜助劑的揮發(fā)，是揮發(fā)控制的。隨后, 成膜助劑的揮發(fā), 是擴散控制的。

乳膠漆的成膜條件

乳膠漆成膜條件之一是水份揮發(fā)。水份不揮發(fā), 乳膠漆就不會成膜，而水份揮發(fā)的速率, 就乳膠漆來說, 與其所含的成膜助劑和助溶劑等有關; 就其施工應用來說, 不僅與周圍環(huán)境的溫度、相對濕度有關, 而且與基層的溫度、含水率、吸水性有關。因此綜合平衡諸因素, 使其有一個合適的水份揮發(fā)速率, 以獲得優(yōu)良的涂膜。不能太快, 也不能太慢。

乳膠漆成膜條件之二是施工時的環(huán)境溫度和基層溫度必須高于乳膠漆的最低成膜溫度。否則, 盡管水份揮發(fā), 乳膠漆也不能成膜。-MFT) 值大些有利于成膜。因為成膜需要乳膠粒子變形, 分子鏈相互擴散苯丙乳液膜在成膜過程中Tg值的變化。和滲透, 以致相互纏繞, 達到聚結的。而這些都要求乳膠漆體系中有大于2 . 5% 自由體積。這里所謂的乳膠漆體系, 是指乳膠漆中所有組分的混合體。否則乳膠粒處于玻璃態(tài)而無法變形, 乳膠分子鏈段和自由體積處于凍結狀態(tài)而不能擴散。