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成膜助剂的功能及其介绍

发布时间:2018-06-06 16:57:27点击率:

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目前,建筑涂料在涂料工业中占有很重要的地位。随着我国建筑及装饰业的迅猛发展,人们对生活质量要求的不断提高和环保意识的不断增强,涂料行业对VOC(沸点低于250℃的挥发性有机化合物含量)的控制进一步严格。作为装饰材料之一的水性乳胶涂料已成为建筑内墙装饰的主体材料,同时建筑外墙装饰应用率也达35%。而在乳胶漆中使用的许多乳胶聚合物在常温下无法形成薄膜,在低温下绝大多数乳胶聚合物都不会形成薄膜。涂料中聚合物成膜温度必须在最低成膜温度以上才能固化成膜。而最低成膜温度往往高于室温导致不能成膜。为使乳胶漆形成完整的涂抹,所以必须添加能起聚结作用的成膜助剂。

成膜助剂通常是溶解性很强且挥发性非常缓慢的溶剂。成膜助剂又称凝聚剂、聚结剂,它能使聚合物粒子溶胀、受压变形,从而降低乳液及乳胶漆的最低成膜温度。成膜助剂常常为高沸点的溶剂,具有一定的挥发性,在涂膜形成后慢慢挥发。如醇酯(十二碳醇酯)类、乙二醇醚类和乙二醇酯类。它们能够软化乳胶聚合物颗粒,使这些颗粒聚结融合再一起,更好地形成薄膜。成膜助剂除降低乳胶漆最低成膜温度(MFFT)外,还可以改善乳胶漆的耐气候性、可擦洗性、涂层的展色性等漆膜性能。十二碳醇酯是一种极好的乳胶漆成膜助剂,它可以有效地用于聚乙酸乙烯均聚物、共聚物和三聚物中,以及纯丙烯酸、苯乙烯/丙烯酸、聚丁苯乙炳和乙烯基乙酸乙烯等乳胶中。

成膜助剂分类

成膜助剂是一种可以挥发的暂时性增塑剂,能促进乳胶粒子的塑性流动和弹性变形,改善其聚结性,可在广泛的施工温度范围内成膜。理想的成膜助剂应具有下列特性:作为聚合物乳液的良溶剂,可降低乳液聚合物的最低成膜温度;在水中溶解度小;具有一定的挥发性,成膜过程中能滞留在涂膜中发挥作用,成膜后全部挥发,不影响漆膜性能;不影响乳液的稳定性。

成膜助剂的种类很多

1、醇类(如苯甲醇)

2、醇酯类(如十二碳醇酯)

3、醇醚类(乙二醇丁醚、丙二醇苯醚等)

4、醇醚酯类(如己二醇丁醚醋酸酯等)等。

常用的成膜助剂有十二碳醇酯(即Texanol酯醇或醇酯—12)、苯甲醇(BA)、乙二醇丁醚(EB)、丙二醇苯醚(PPH)。

成膜助剂的助成膜机理

与溶剂型涂料不同,乳胶漆的成膜机理一般分为以下过程:

第一,充填过程。乳胶漆施工后,随着水份逐渐挥发,原先以静电斥力和空间位阻稳定作用而保持分散状态的聚合物颗粒和颜料、填料颗粒逐渐靠拢,但仍可以自由运动。在该阶段,水份的挥发与单纯水的挥发相似,为恒速挥发。

第二,融合过程。随着水份的进一步挥发,聚合物微粒表面吸附的保护层破坏,裸露的微粒相互接触,其间隙愈来愈小,至毛细管经大小时,由于毛细管作用,其毛细管压力高于聚合物微粒的抗变形力,微粒变形,最后凝集、融合成连续的涂膜。这一过程是乳胶漆能否成膜的关键,若乳液聚合物的玻璃化温度(Tg)较高(为了使涂膜具有良好的机械性能,耐候性和沾污性,Tg值一般不能太低),在较低环境温度下,就很难变形,从而会使融合过程受阻,导致不能成膜,这时需要用成膜助剂协助成膜。成膜助剂可以使乳胶粒子溶胀变软,因此,很容易使他们融合在一起形成连续的膜。

第三,扩散过程。残留在水中的助剂逐渐向涂膜扩散,并使聚合物长链相互扩散、渗透、缠绕形成具有良好性能的均匀涂膜。随着成膜助剂从漆膜中逐渐挥发,最终达到理想的漆膜性能。

成膜助剂性能比较及使用

在设计涂料配方时,很重要的一点是考虑到成膜助剂的活性及其在乳液中的分层现象。溶解度参数影响成膜助剂的活性,因为水性乳液是两相体系,主要是水相和聚合物相,成膜助剂在这两相的浓度主要取决于聚合物和溶剂的亲水和亲油的平衡。成膜助剂在两相的分配方式是成膜助剂活性的主要因素,亲油性的成膜助剂主要分数在亲油性的聚合物中,只有少量存在于水中;亲水性的成膜助剂主要分数在水相中,只有少量存在于聚合物中。成膜助剂紧密地参与到成膜过程中,因此其对漆膜的光泽、耐擦洗性、腐蚀性、耐水性、及干燥时间都有影响。

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