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詳解涂料涂膜耐水性的表現(xiàn)、機(jī)理及影響因素

放大字體  縮小字體 http://www.ruiyunsheng.cn  發(fā)布日期:2017-09-28  瀏覽次數(shù):503
中國(guó)新型涂料網(wǎng)訊:
       一、涂膜耐水性表現(xiàn)、機(jī)理及影響因素
       涂膜的基料主要是高分子材料,在水的存在下,常常會(huì)發(fā)生色變、軟化、附著失效、起泡甚至涂膜破裂;所以涂膜的耐水性是涂膜使用性能中一項(xiàng)很重要的內(nèi)容。
 
       »色變;樹(shù)脂或顏色再水的作用下生成發(fā)色基團(tuán);
 
       »軟化;水增涂膜的溶脹與塑化作用,導(dǎo)致強(qiáng)度和硬度降低;
 
       »附著失效;水分子取代了涂膜與底材之間的界面作用(包括部分氫鍵或者易水解的化學(xué)鍵),導(dǎo)致附著力大大降低;
 
       »起泡;由于涂膜軟化和附著失效,涂膜中的水揮發(fā)將涂膜頂起。
 
       ※涂膜受水的影響主要包含兩個(gè)方面:
       1、涂膜吸水性強(qiáng),易回潮(或者干燥慢,不容易完全干燥)的情況;
       2、涂膜易與水發(fā)生能劣化涂膜性能的各種物理和化學(xué)作用的情況(如含有易水      解的酯鍵或醚鍵)。
 
       涂膜吸水具有普遍性,具體談一下涂膜吸水機(jī)理
 
       »化學(xué)親和
       涂膜中親水基團(tuán)通過(guò)陽(yáng)離子配位或氫鍵作用使得水分子吸附在極性基團(tuán)表面,從而使得物質(zhì)表現(xiàn)為一定的吸水性。(涂料成膜后一般以化學(xué)吸附為主)
 
       »毛細(xì)作用
       常見(jiàn)于多孔物質(zhì)的吸水現(xiàn)象,是一種物理吸附,當(dāng)然物質(zhì)本身對(duì)水要有一定的親水性,如硅藻土,如涂膜干燥時(shí)沒(méi)有完全封閉的脫氣通道。
 
       »滲透作用
       如果涂膜中存在電解質(zhì),會(huì)產(chǎn)生滲透壓,使得涂膜外部的水有向內(nèi)部滲透的傾向。當(dāng)然在涂膜內(nèi)聚能較大時(shí),具有部分抵消這種滲透壓力的傾向。
 
       二、提高涂膜耐性水的途徑
       »選擇耐水性好的樹(shù)脂和固化劑;
       »盡量降低顏填量或選擇疏水性好的粉料;
       »減少配方中“親水結(jié)構(gòu)”(親水基團(tuán))的含量;
       »增加涂膜交聯(lián)密度和固化反應(yīng)完全程度;
       »降低涂膜的表面張力;
 
       1、耐水性好的樹(shù)脂和固化劑
       (1)耐水性好的樹(shù)脂分散液有以下指標(biāo):
       »較高的羥值;
       »盡量低的酸值;
       »較高的玻璃化溫度(少含柔性鏈的醇)
       »較高的分子量、較窄的分子量分布;
       »盡量少的極性單體;
       »帶脲環(huán)胺類(lèi)等能增強(qiáng)濕附著力的單體;
       »合適的成鹽助劑;
 
       (2)對(duì)于固化劑,使用異氰酸酯固化劑:
       HDI 脂肪族異氰酸酯三聚體最為常用,以前一般用聚醚鏈端改性,但是成膜后依然殘留在涂膜中的聚醚鏈段對(duì)使得涂膜的耐水性大大降低;可以選擇磺酸鹽改性的HDI,用氨水做成鹽劑,涂膜干燥后,氨水揮發(fā),少量的磺酸基團(tuán)對(duì)耐水性的降低遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于聚醚改性的HDI。
 
       2、盡量降低顏填量或選擇疏水性好的粉料
       有明顯親水溶脹的硅酸鹽填料要慎用,如蒙脫土、高嶺土;另外蒙脫土中的金屬離子對(duì)分散液的穩(wěn)定性有破壞作用,非要用的話(huà)最好可以用可揮發(fā)胺改性。
 
       對(duì)于滑石粉、沉淀硫酸鋇類(lèi)的填料,選擇進(jìn)行疏水處理的較好;
 
       對(duì)于有機(jī)色漿一定要注意其化學(xué)結(jié)構(gòu),帶電性以及使用的表面活性劑;
 
       涂膜疏水性還可以通過(guò)添加納米材料獲得,特別是納米硅氧化合物。
 
       3、減少配方中“親水結(jié)構(gòu)”(親水基團(tuán))的含量
       水性涂料中常見(jiàn)的親水物質(zhì)見(jiàn)前面所述;
       在此強(qiáng)調(diào)一下助溶劑(或者大家所叫的成膜助劑),沸點(diǎn)太高,揮發(fā)太慢的醇醚類(lèi)物質(zhì)在涂膜水完全干燥后,還會(huì)長(zhǎng)時(shí)間殘留在涂膜中,降低涂膜的耐水性。
 
       4、增加涂膜交聯(lián)密度和固化反應(yīng)完全程度
       選擇羥值高的樹(shù)脂分散體、適當(dāng)?shù)拇呋瘎⒈WC涂膜固化后具有較高的交聯(lián)密度;有研究表明:適當(dāng)增加固化劑的量能增強(qiáng)涂膜的耐水性(NCO/-OH比例為1.5-2.0耐水性最好),當(dāng)然過(guò)多的固化劑會(huì)過(guò)剩,反而使得耐水性降低。
 
       高的交聯(lián)密度首先得要保證交聯(lián)程度的反應(yīng)完全,不然過(guò)高的羥基意味著沒(méi)有來(lái)得及反應(yīng)的羥基也會(huì)增多;另外過(guò)高的交聯(lián)密度會(huì)劣化沖擊,彎曲等性能。所以樹(shù)脂最好的交聯(lián)狀態(tài)是適當(dāng)?shù)慕宦?lián)密度,盡可能完全的反應(yīng)程度。
 
       5、降低涂膜的表面張力
       利用F取代烷基或硅氧烷類(lèi)流平劑降低涂膜表面張力,使得涂膜具有一定的疏水性。
 
       6、前期耐水性與長(zhǎng)期耐水性的概念 
       水性涂料干燥慢,實(shí)干之后的很長(zhǎng)時(shí)間里,依然會(huì)有一定量的水殘留在涂抹中,這些水分子在完全干燥之前存在劣化涂膜性能的傾向,需要涂膜在次階段有能力抵抗殘留水的破壞作用,在此定義為“前期耐水性”,顯然前期耐水性與施工工藝也緊密有關(guān)。
 
       涂膜在完全干燥后(涂膜中水含量極低),的長(zhǎng)期使用過(guò)程中,由于“親水結(jié)構(gòu)”的存在,存在吸水回潮的傾向,所以還要保證涂膜的“長(zhǎng)期耐水性”。
 
關(guān)鍵詞: 涂料 耐水性 基料
 
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