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从物理化学角度探讨水性涂料两亲平衡的稳定性

日期:2016年6月12日 15:25

随着人类对环保意识的提高,用水取代溶剂制备高分子液态涂料已大势所趋。但是在向水性化转型的过程中,需要更多地关注水的特点,使之可以更好地为涂料行业服务。

水性液体高分子涂料,源于溶剂型涂料。所以在向水性化转型的过程中,很多人仍然沿袭了溶剂型涂料配方设计的原理及工艺方法,在实践中出现了很多问题。主要原因是混淆了两者的概念。

溶剂型涂料中的溶剂是真溶剂,溶剂型涂料本身是真溶液。溶剂对液体涂料的制备和施工有积极的作用,挥发后涂膜很难再接触这些溶剂,所以体现出良好的抗性。但是水在涂料中的作用是连续相,水性涂料不是真溶液。在热力学上是不稳定的。水性涂料中的疏水成膜物质需要借助表面活性剂或部分成盐来分散并稳定,事实上为具有表面活性的物质。本文主要探讨表面活性物质与聚电解质相互作用对水性涂料配方两亲平衡的影响。

水的特点为高表面张力低黏度,水蒸发时虽然不会污染大气,但是水需要与表面活性物质协同使用。水性涂料助剂多为表面活性剂及其衍生物,其随水排放可能对土壤及水源造成影响。尽量降低配方中的水含量,有助于减少表面活性物质的总用量,有利于环保,也有助于各配方助剂的平衡搭配。

水性涂料必须抗水,但是所有的成膜物质都需要分散在水相中。这就涉及表面活性物质的筛选及平衡。在涂料制备、贮存及施工,甚至在脱水成膜过程中出现的问题,乃至干燥后的涂膜的抗性都与我们曾经加入的表面活性物质-----助剂相关。所以有必要对活性物质的搭配及协同原理进行深入的探讨。

广义的水性涂料的定义是指用水作溶剂或分散介质连续相的涂料,可分为水溶性,水可稀释,水分散体和乳胶漆。由于水溶性树脂的抗水性较差,在工业涂料中很少使用。水分散体及乳液型涂料具有一定的抗性,采用双组分或后交联制备的树脂可大幅提高涂膜的抗性。水可稀释的涂料通常是指假水性涂料,即采用极性溶剂加入适当的水制备的涂料,在施工时可以再适当地兑水稀释来满足工艺要求。此类涂料的制备原理仍然基于溶剂型漆,当然其抗性也好于一般的单组分真水性漆。

2015年2月国家出台了限制voc排放的政策(420g/l涂料的规定),限制了溶剂型液态高分子涂料的应用,溶剂型工业漆主要的品种为:硝基漆,醇酸漆和丙烯酸漆,从下表可以看出,它们均被列入征税的范围。所以采用极性溶剂兑水的假水性涂料可以规避该标准。下面是现行的某些涂料的voc相关标准。

研究水性涂料之前应该先讨论“水性”!水在那些原料中?水有哪些特性?制备涂料涉及哪些与水的特性相关的物理化学作用呢?这些作用对于涂料配方的整体平衡会有哪些影响呢?水性涂料的重点并不仅是讨论各类化学物质所构成的配方组分,更重要的是研究水性涂料所涉及的物理化学现象。正是这些物理化学作用影响了涂料的制备、贮存及施工特性,甚至也会影响到涂抹的装饰性和抗性。

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该资讯的关键词为:水性漆