综述
1.1成膜助剂的概念及用途
用于水性涂料的其中一类有机助剂是成膜助剂,人们又把它叫做成膜助溶剂、共溶剂,也能称作聚结剂、助溶剂[1],它们通常都是高沸点的热塑性有机化合物,能够有效的使得聚合物颗粒的胀大和聚合物的紧缩发生变形,从而大大降低了乳胶漆和其他乳胶漆的最小成膜温度。乳胶漆涂层中的热塑性聚合物和颗粒在涂层之间形成连续的薄膜时成形最低温度,称为乳液的最低热塑性成膜助剂温度[2]。乳液的最小成膜温度往往低于正常的乳胶漆成膜助剂温度。
每当水性涂料涂布于物体时,干燥过程会在此时随之发生,水不断分挥发后,成膜助剂与此同时发挥作用,它于此时发挥的作用会使聚合物微粒溶解并且与此同时融合成不间断的膜,加入成膜助剂的同时还会可以使乳胶漆成膜的效果更好[3]。目前热塑性有机聚合物是乳胶漆中主要含有的聚合物,当乳胶漆环境的温度已经达到一定的最高值时,这些聚合物和颗粒就可能会在涂层间形成不间断的膜。膜成形后随着空气的对流,水分和成膜助剂逐渐随着空气逸去。显而易见,成膜助剂的存在可以有助于水性涂料大大增加溶解的程度,还可以同时增加水性涂料中的有机聚合物的塑性[4]。
在我们生产其他乳胶漆时往往我们会需要添加大量的硬质热塑性单体,这样我们就会有效地使得乳胶漆的最低成膜的温度远高于室温,可以大大地提高涂层在其使用过程中的性能,例如成膜的硬度和聚合物拉伸的强度[5]。当我们在使用乳胶漆时,通常不容易出现成膜的现象,因此为了显著提高乳胶漆等水性涂料的成膜性能,我们通常需要在乳液中同时包含一定量的成膜助剂。
成膜助剂对乳胶漆涂料的稳定性影响因素也存在很多,其中一方面,除了最明显的最低成膜温度,还在一定的程度上直接影响着它的稳定性和成膜干燥的速度。使用成膜助剂使用可以有效的使得聚合物胶乳涂料颗粒在一定的低温下快速变形融合形成完整的连续膜[6],可以有效减少大量的胶水迁移至乳胶基材的表面。低温成膜干燥助剂的通常是按照8plusmn;5%的比例[7]来添加,如若不然在聚合物里面的胶乳粒子可能会发生太早地聚集在一起的现象,涂膜的表面就会变松,直接影响到了力学强度,导致膜的孔洞增加而结合地不太紧密。在乳胶漆的涂布过程中,如果大量使用成膜助剂也是会成为直接影响乳胶漆涂层的低温冻融速度和稳定性的重要影响因素[8]。成膜干燥助剂的使用促进了聚合物乳胶颗粒的塑性流动和乳胶颗粒弹性共聚物的变形,改变了乳胶颗粒共聚物的结构和性能,并且乳胶漆可以在很宽的城市建筑使用温度和范围内快速成膜。当我们需要选择最佳的使用量时,应充分考虑使用乳胶漆涂料可具有良好的低温成膜性,良好的流平性和抗流挂性,并且使用乳胶漆助剂可以使涂料具有良好的低温冷冻溶解性[9]。
在一般的乳胶漆中,由于聚合物和成膜的助剂对于乳液涂料中的各种聚合物和乳液颗粒都具有很强的相容性,可以有效的使得聚合物和乳液颗粒的结构和表面更加柔软,使得乳胶漆涂料中的聚合物颗粒更容易的变形,形成连续的膜[10]。因为乳胶漆中成膜的助剂一般都是高沸点的有机化合物,所以在一般的乳胶漆涂料施工后的很长一段时间内都并不能完全的挥发,会在乳胶漆涂料中继续的发挥作用。聚合物在成膜施工后会完全的挥发,且对于油漆本身的整体结构和其性能都没有任何的影响[11]。
1.2成膜助剂的分类
乳胶漆厂家在生产水性涂料时会配制分子量高达数百的有机化合物加入其中,通常它们的沸点也同样较高,用它们来用作成膜助剂的类型较多,在此篇文章中大致列举醇类、醇酯类等三类助剂的主要成分及大致合成工艺。
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