4.1 水性涂料的制备储存及施工稳定性与脱水成膜后的抗性的矛盾
水性涂料采用水作连续相,制备,储存及施工时要求有良好的水包油的稳定性。但是成膜后所有的表面活性物质都会残留在涂膜中并损害涂膜的抗性。
在脱水和脱溶剂过程中,粘度会升高,PVC 的高低会对疏水物质形成程度不同的聚结。只要出现不均匀,就会形成漆病。如何控制脱水速度和两亲平衡就是实现原配方设计标的关键。整体偏向亲水,成膜性比较好,但涂膜抗水性差。
反之,则稳定性差。
4.2 水性涂料的两亲平衡的重要性
疏水配方要保证两亲平衡,储存/施工时应确保为水包油,施工后, 水分蒸发,渗透, 迅速破乳, 成膜。这时可能会形成油包水, 促成快速表干和涂膜早期抗水。 疏水配方的 PVC 不需太低, 这样可提高涂膜硬度,抗沾污性。 提高涂膜的透气性降低了起泡的风险, 涂膜的整体疏水,提高了抗渗透性。涂膜的疏水性不是单靠对树脂进行改性就可以奏效的, 无机物的适度疏水表面处理至关重要,特别是水性工业涂料。水性涂料两亲平衡的要点如下:
• 水的表面张力高, 加大水量的同时就相应的要加大表面活性剂的用量。水性涂料含水,但成膜后却要求抗水。 涂料中的水虽然可以会蒸发, 但表面活性剂却永久残留在涂膜中并损害涂膜抗水性。
• 水含量高,势必会造成低体积固含。 涂膜在由液态转为固态时粒子间的孔隙率高, 导致涂膜吸水率高,抗性下降。
• 水的低粘度造成涂料分层, 如大量使用水合型增稠剂又会导致流平缺陷
• 调色困难,有机颜料色浆与水的相融性有限,高分子量增稠剂在低 PVC配方中,也可能影响展色性。
• 选择消泡剂困难, 水量大要使用水分散性好的消泡剂, 但水分散性好的消泡剂持久性太差。
了解并熟练掌握水性涂料中的主要原料的两亲取向对设计配方及解决实
际问题有很大的帮助。下图归纳了各种原料的两亲趋势。
4.3 提高水性涂料(重量配方)的体积固含是功能性水性涂料的基本要素
水性漆控制水的重量是相对简单的。但要真正制备高体积固含涂料却是相对困难的。 主要原因是作为成膜物质的树脂的固体分太低(30-50%)。无机物的密度太高。 所以不管 PVC 的高低, 按重量计算配方的水性漆的实际的固体体积份 (比容) 最高为 0.4 立方米/吨 (重量配方的成膜物体积固含为 30-40%左右) 。绝对体积固含 NVV 35-50%。 但如按重量固含计算,PVC 越高则重量固含越高。但涂膜是由面积与厚度构成的, 这就是体积的概念。所以按颜基比设计配方和按重量销售涂料都是欠科学的。试图提高水性漆的比容是制备高性能涂料的捷径。
鉴于色漆乳液中的水量无法降低, 控制水量的工作就只能放在打浆段了。减水打浆或称制备高固体浆料有许多方法可实现:
• 提高无机颜填料的密度和堆积密度及加入量, 降低其吸水率
• 相应提高无机物和乳液的份数, 减水, 不改变 PVC
• 选用适当的亲水性较强的润湿剂或分散剂
但这样做的结果也会有相应的副作用, 无机物密度的提高,亲水润湿分散
剂的降粘作用引起了沉降问题。水合型增稠剂可解决此问题, 但又带来流平和
抗水的问题。 至此我们可指出涂料制备的瓶颈是如何控制连续相----水!无
机物进行适度的表面处理,有助于减水并提高涂膜的抗水性。