水性涂料

      水性涂料的成膜助劑又叫凝聚劑、聚結(jié)劑、成膜助溶劑或共溶劑，能夠?qū)θ橐褐械木酆衔锪Ｗ赢a(chǎn)生溶解和溶脹作用，使粒子在較低溫度下也能夠隨水分的揮發(fā)產(chǎn)生塑性流動(dòng)和彈性變形而凝結(jié)成膜，但在成膜以后較短時(shí)間內(nèi)又能揮發(fā)逸出，而不影響涂膜的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，高溫下涂膜不回粘。成膜助劑是分子量數(shù)百的溶解力極強(qiáng)的高沸點(diǎn)有機(jī)溶劑，多為醇類(lèi)、醇酯類(lèi)、醇醚類(lèi)化合物，實(shí)際上成膜助劑是聚合物的一種溶劑，在涂膜干燥過(guò)程中，水分揮發(fā)后余下的成膜助劑使聚合物微滴溶解并融合成連續(xù)的膜，成膜助劑除有溶解作用外，還會(huì)對(duì)聚合物起短暫的增塑作用，成膜助劑是一種可以揮發(fā)的暫時(shí)性增塑劑，能促進(jìn)乳膠粒子的塑性流動(dòng)和彈性變形，改善其聚結(jié)性，可在施工溫度范圍內(nèi)成膜。

       大多用于水性環(huán)保涂料、防水涂料、船舶涂料等。上海曹氏化工科技發(fā)展有限公司涂料行業(yè)產(chǎn)品中，大多可用作油漆、油墨等的溶劑，如丙二醇甲醚、二乙二醇丁醚，二丙二醇丁醚是眾多水性涂料的成膜助劑之一。

化學(xué)狀態(tài)及類(lèi)型

化學(xué)類(lèi)型：

1、醇類(lèi)（如苯甲醇BA、乙二醇、丙二醇、乙二醇）；

2、醇酯類(lèi)（如十二碳醇酯即Texanol酯醇或醇酯-12）；

3、醇醚類(lèi)（如乙二醇丁醚EB、丙二醇甲醚PM、丙二醇、丙二醇丁醚、二丙二醇單甲醚DPM、二丙二醇單丙醚DPnp、二丙二醇單丁醚DPnB、三丙二醇正丁醚TPnB、丙二醇苯醚PPH等）；

成膜助劑在水性涂料中的狀態(tài)：

根據(jù)成膜助劑在聚合物中的位置，將其分為A、B、C三類(lèi)。乳液以水為連續(xù)相，由乳化劑穩(wěn)定形成的疏水聚合物鏈球膠束所組成。加入乳液體系中的成膜助劑在體系中所處的位置取決于自身的疏水、親水性。其中，A型在乳液聚合物中，主要是如石油醚的烴類(lèi)，如松節(jié)油、雙戊烯松油、十氫蔡等；AB型乳液在乳液聚合物和水的界面，主要為雙酯類(lèi)和醇酯類(lèi)，如Texanol酯醇、Lusolvan FBH、DBE-IB、COASO；3型主要在聚合物顆粒間、邊界上和水中，主要為乙二醇酯和乙二醇酯醚，乙二醇丁醚（EB）、丙二醇苯醚（PPH）、二丙二醇單甲醚DPM；C型在水中，主要為醇類(lèi)、乙二醇類(lèi)，如乙醇、二乙二醇、二丙二醇、三乙二醇。傳統(tǒng)分類(lèi)中，又可以從和聚合物的相容性方面分為油溶性和水溶性。

選擇標(biāo)準(zhǔn)

       理想的成膜助劑應(yīng)具有下列特性：

       1、成膜助劑必須是聚合物的強(qiáng)溶劑，對(duì)多種水性樹(shù)脂都有較好的成膜效率，并具有很好的相容性，極好降低水性樹(shù)脂的最低成膜溫度，不會(huì)影響漆膜的外觀(guān)及其光澤；

2、氣味低、加量少、效果較好、具有一定的揮發(fā)性，有效調(diào)節(jié)干燥速率，以便于施工；

3、優(yōu)異的水解穩(wěn)定性，在水中的溶解度小，其揮發(fā)速度應(yīng)低于水和乙醇，在成膜前保留在涂料涂層中，成膜后須完全揮發(fā)，不影響涂膜性能；

4、加入乳膠體系后吸附在乳膠粒子表面，能為乳膠粒吸附而具有優(yōu)良的聚結(jié)性能，充分溶解和溶脹水性樹(shù)脂不影響乳膠粒子的穩(wěn)定。

成膜機(jī)理

水性漆的成膜過(guò)程較復(fù)雜，要經(jīng)歷一個(gè)從分散的聚合物顆粒到相互聚結(jié)成為整體的過(guò)程。其施工后，水分揮發(fā)，球狀顆粒必須相互融合才能形成連續(xù)的涂膜。水性漆成膜分以下幾個(gè)過(guò)程：

1、顆粒逐漸靠攏填充過(guò)程。

球狀顆粒在乳膠漆中以雙電層和屏蔽穩(wěn)定的作用保持著分散狀態(tài)，在水性涂料施工后，水分逐漸揮發(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)的聚合物顆粒和顏料、填料顆粒逐漸靠攏，但仍可以自由運(yùn)動(dòng)。在該階段，水份的揮發(fā)與單純水的揮發(fā)相似，為恒速揮發(fā)。

2、顆粒融合過(guò)程。

隨著水份的進(jìn)一步揮發(fā)，聚合物微粒表面吸附的保護(hù)層破壞，裸露的微粒相互接觸，其間隙愈來(lái)愈小，漆膜的體積收縮，當(dāng)水份揮發(fā)將盡時(shí)，其推動(dòng)力也將消失，至毛細(xì)管經(jīng)大小時(shí)，由于毛細(xì)管效能作用，其毛細(xì)管壓力高于聚合物微粒的抗變形力，顆粒穩(wěn)定性破壞并變形，結(jié)束凝集、融合成連續(xù)的涂膜。這一過(guò)程是水性漆能否成膜的關(guān)鍵，若乳液聚合物的玻璃化溫度（Tg）較高（為了使涂膜具有良好的機(jī)械性能、耐候性和沾污性，Tg值一般不能太低），在較低環(huán)境溫度下，就很難變形，從而會(huì)使融合過(guò)程受阻，導(dǎo)致不能成膜，這時(shí)需要用成膜助劑協(xié)助成膜。成膜助劑可以使乳膠粒子溶脹變軟，因此，很容易使他們?nèi)诤显谝黄鹦纬蛇B續(xù)的膜。

3、聚合物鏈段相互擴(kuò)散滲透交聯(lián)成膜過(guò)程。

隨著時(shí)間的推移，殘留在水中的助劑逐漸向涂膜擴(kuò)散，并使聚合物分子長(zhǎng)鏈段相互滲透、擴(kuò)散，纏繞形成具有良好性能的均勻涂膜，隨著成膜助劑從漆膜中逐漸揮發(fā)，結(jié)束形成理想的性能優(yōu)異的涂膜。