水性涂料的乳液都有成膜温度(MFT),乳液的最低成膜温度是指乳液形成不开裂的连续涂膜的最低温度。当环境温度低于乳液成膜温度时乳液不易成膜,因此需要成膜助剂来改善乳液成膜性能,帮助成膜,并且在成膜后成膜助剂需要彻底挥发,不影响涂膜的特性。水性乳液的成膜是由水分挥发、乳胶粒子变形和乳胶分子链段扩散缠绕而融合成连续膜。胶粒变形和分子链段扩散都要求乳胶聚合物体系中有大于2.5%的自由体积,否则乳胶粒处于玻璃态而无法变形,乳胶分子链段和自由体积处于冻结状态而不能扩散。换言之,乳液的成膜温度必须高于乳胶聚合物体系的Tg。成膜助剂的助成膜机理就是在成膜过程中提供足够的自由体积,以使乳胶粒变形和乳胶分子链段扩散、缠绕而融合成连续膜。
常见的成膜助剂类型有烃类(如石油醚)、双酯类、醇酯类、醇醚类、醇醚酯类、醇类(如二乙二醇)等。作为成膜助剂的特点有哪些呢?
1、高助成膜性。成膜助剂能有效地降低体系的最低成膜温度(MFT),使较高的涂膜性能和较低的施工温度得到统一。助成膜性越好,成膜助剂的用量也可以相应减少,进一步降低VOC排放。
2、适宜的挥发性。成膜助剂在成膜初期的表干时间能够尽量缩短,提供施工性能;在成膜中期能够提高成膜效率,最后阶段能够彻底挥发,不影响漆膜性能。
3、合适的分配系数。成膜助剂在水中的溶解度要很低,也就是说要亲树脂乳液,这决定了成膜助剂在乳胶漆体系中处在乳胶粒表面,能发挥有效助成膜的作用。成膜助剂在水相中的浓度Cw和其在乳胶粒中的浓度Cp之比称为分配系数D,即D=Cw / Cp。成膜助剂的分配系数要小,才有明显的助成膜效果。乙二醇、丙二醇等分配系数大,不能作成膜助剂,而只是助溶剂;烃类溶剂分配系数太小,成膜助剂不是处在乳胶粒子表面,而是进入乳胶粒中,助成膜效果也不好;氢键作用参数是表示溶剂通过氢键和水相作用的能力,它强烈地影响分配系数。低氢键作用参数的成膜助剂助成膜效果好。同一种成膜助剂,由于乳液的组成和结构不同,其分配系数也不同。
4、成膜助剂有好的水解稳定性,和乳液相容性好,尽量无其他负面作用,低冰点,环保和低气味或无气味。
来源:涂料资讯