涂料原料知识——乳液的成膜机理

发布日期：2020-05-30 作者：点击：

涂料行业界中众所周知，乳胶漆是由乳液、颜填料、助剂和水组成的均匀分散体系，经施工后可以形成固态连续的涂层。其中，乳液起着关键和基础的作用。

乳液，也称为树脂，聚合物，成膜物，涂料基料等。乳胶漆通过乳液把各组分黏结在一起，形成一层薄膜，并牢牢地附着在基层上，也就是所谓的涂层。所以说，乳液是涂膜最主要的组分，在一定程度上，涂层的性能主要取决于乳液的性能。

对于清漆形成的透明涂层而言，涂层的所有性能都取决于乳液，而色漆和功能性涂料还与颜料和添加剂有关。除了粘合成膜性等基础性能之外，涂层所应具备的各种使用性能，例如装饰性（光泽、丰满度、透明度）、耐久性(保光、保色性，耐候性，耐热性，耐黄变性，耐盐污性等)、物理力学性能（硬度、耐划伤性、耐磨性、耐冲击性等）以及特殊的功能要求都主要取决于乳液的性能。

乳胶漆中的乳液起到增加涂料强度、提高涂膜耐擦洗次数的作用，同时当涂料用于外墙是乳液量的增加也可以提高涂层的耐老化强度，增加涂层使用寿命的功能，一句话，涂料的品质的好坏和乳液含量的多少、乳液的类型有直接的

乳胶漆的成膜过程

乳胶漆的成膜是一个从分散着聚合物颗粒和颜、填料颗粒相互聚结成为整体涂膜的过程。
该过程大致分为三个阶段: 初期、中期和后期。

初期

乳胶漆施工后, 随着水份逐渐挥发, 原先以静电斥力和空间位阻稳定作用而保持分散状态的聚合物颗粒和颜、填料颗粒逐渐靠拢, 但仍可自由运动。在该阶段, 水分的挥发与单纯水的挥发相似, 为恒速挥发。

中期

随着水份进一步挥发, 聚合物颗粒和颜、填料颗粒表面的吸附层破坏, 成为不可逆的相互接触, 达到紧密堆积, 一般认为此时理论体积固含量为74%, 即堆积常数是0.74。该阶段水份挥发速率约为初期5%～10 % 。用重量法悬臂梁堆积测定仪测试后得出, 均匀球形粒子优先堆积排列是随机的密堆积(Bernal 堆积), 其堆积常数不是0.74 , 而是0.635，其最接近的平均粒子数不是12 , 而是8.5 。大致可以把涂膜表干定义为中期的结束。这时涂膜水分含量约为2.7% [2] , 粘度为：103Pa.s 。

后期

在缩水表面产生的力作用下, 也有认为在毛细管力或表面张力等的作用下, 如果温度高于最低成膜温度(MFT) ,乳液聚合物颗粒变形,聚结成膜,同时聚合物界面分子链相互扩散、渗透、缠绕, 使涂膜性能进一步提高, 形成具有一定性能的连续膜。此阶段水份主要是通过内部扩散至表面而挥发的,所以挥发速率很慢。另外, 还有成膜助剂的挥发。在此阶段初, 成膜助剂的挥发，是挥发控制的。随后, 成膜助剂的挥发, 是扩散控制的。

乳胶漆的成膜条件

乳胶漆成膜条件之一是水份挥发。水份不挥发, 乳胶漆就不会成膜，而水份挥发的速率, 就乳胶漆来说, 与其所含的成膜助剂和助溶剂等有关; 就其施工应用来说, 不仅与周围环境的温度、相对湿度有关, 而且与基层的温度、含水率、吸水性有关。因此综合平衡诸因素, 使其有一个合适的水份挥发速率, 以获得优良的涂膜。不能太快, 也不能太慢。

乳胶漆成膜条件之二是施工时的环境温度和基层温度必须高于乳胶漆的最低成膜温度。否则, 尽管水份挥发, 乳胶漆也不能成膜。-MFT) 值大些有利于成膜。因为成膜需要乳胶粒子变形, 分子链相互扩散苯丙乳液膜在成膜过程中Tg值的变化。和渗透, 以致相互缠绕, 达到聚结的。而这些都要求乳胶漆体系中有大于2 . 5% 自由体积。这里所谓的乳胶漆体系, 是指乳胶漆中所有组分的混合体。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。