為了人類自身安全和全球可持續(xù)發(fā)展考慮，迫切需要研究環(huán)保型涂料。水性涂料以水為分散介質(zhì)和稀釋劑，其突出的優(yōu)點是作為分散介質(zhì)的水無毒無害，制造和貯運無爆炸危險，解決了溶劑型涂料高VOC 的問題。同時水性涂料還具備價廉、不易粉化、施工方便等優(yōu)點。

然而，水性涂料存在成膜溫度較高，在寒冷的冬季難以成膜的問題，給施工帶來不便。今天就從水性漆成膜機理出發(fā)，探討乳液的合成及水性涂料配方對水性漆最低成膜溫度的影響。讓水性涂料低溫環(huán)境施工成為可能！

水性涂料成膜機理

水性漆成膜過程經(jīng)歷了聚合物粒子的濃縮、聚集迭合、擠壓變形、再借助于成膜助劑融合成膜。水性漆成膜過程階段多，并且是非分子級的，其中任何階段都有可能產(chǎn)生不完全性，特別是最后階段，乳液粒子借助于成膜助劑形成均勻的連續(xù)相，使水性漆最終成膜。

1966 年Bradford 等提出了成膜溫度必須大于聚合物玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg) 的概念。成膜過程的3階段分別是水蒸發(fā)；乳液顆粒靠近變形并趨填密；相互擴散，當T> Tg 時最終成膜。

乳液結(jié)構(gòu)和性質(zhì)對最低成膜溫度的影響

乳液最低成膜溫度(MFT) 是乳液顆粒相互聚集成連續(xù)薄膜的最低溫度，是表征聚合物乳液成膜特性的常用方法，也是單組分水性漆的使用極限值。當施工溫度超過MFT時，乳液形成連續(xù)、透明的薄膜； 反之，當施工溫度低于MFT 時,將會形成白色粉狀有裂痕的薄膜。

1、乳膠粒結(jié)構(gòu)影響

乳液由乳膠粒和水組成，乳膠粒內(nèi)包裹高聚物，其表面材料的性能直接影響MFT。乳膠粒內(nèi)可以是均一結(jié)構(gòu),也可以是核殼結(jié)構(gòu)。軟殼硬核的核殼結(jié)構(gòu)乳液，可在較低溫度下成膜。相反，軟核硬殼的核殼乳液，其成膜溫度較高。含有可交聯(lián)官能團的乳液，比不含可交聯(lián)官能團的乳液成膜溫度高。

2、乳液粒徑的大小影響

細粒徑乳液得到的漆膜更均勻，漆膜的光澤度高。乳液粒徑增大，MFT 趨于Tg，隨著乳膠粒粒徑變小，粘度增加，增大了乳液成膜的毛細管壓力和粒子的總表面積，有利于粒子表面鏈端相互滲透，促進粒子變形成膜，從而降低MFT。以親水性單體傾向于留在乳膠粒子的外層，因而MFT 的高低取決丁親水單體的性能。

3、表面活性劑影響

乳化劑的分子中均含有兩類性質(zhì)截然不同的部分一一極性基團與非極性基團。非離子型乳化劑在水溶劑中不會離解成離子，其效果與介質(zhì)PH 值無關,它會在聚合物表面形成吸附層，阻擋聚合物分子彼此碰撞，從而提高聚合物粒子的分散穩(wěn)定性；陰離子型乳化劑水解時生成陰離子基團，可使聚合物表面帶負電荷，造成聚合物顆粒相斥，降低粒徑，進而降低成膜溫度。

4、合成工藝

包括加料順序、操作方法、溫度控制等。

成膜助劑對最低成膜溫度的影響

成膜助劑又稱凝聚劑、聚結(jié)劑，通過降低聚合物表面積，降低表面能，控制水的蒸發(fā)以促進聚合物成膜。一旦乳液成膜過程完成，成膜助劑會從涂膜中揮發(fā)，從而使聚合物玻璃化溫度恢復至初始值。實驗證明，成膜助劑的水溶性、相容性和揮發(fā)性影響著成膜助劑在涂料中的存在狀態(tài)、運動行為和使用效果。

成膜助劑在乳液粒子的融合和成膜階段起著溶劑的作用。在成膜助劑的作用下乳液粒子之問的界面消失，形成連續(xù)均勻的膜。增大了低溫成膜的可能性，最低成膜溫度隨成膜助劑的增加而下降。然而用量增加到一定程度，其效果不明顯反而會增加成本，所以其用量應該控制在一定范圍內(nèi)。

由圖可知，隨著成膜助劑TEXANOL 酯醇用量的增加，涂膜的最低成膜溫度也隨之降低。當成膜助劑的用最增加到8%以后，涂膜的最低成膜溫度不再降低。

總結(jié)一下，降低乳液的最低成膜溫度增加了水性漆冬季施工的可行性，影響最低成膜溫度的最主要因素是聚合物乳液乳膠粒的結(jié)構(gòu)和粒徑，以及乳液合成過程工藝控制和后處理工藝。此外，涂料配方研制階段中成膜助劑種類的選擇和加量也是影響水性漆最低成膜溫度的重要因素。

文章來源：家居薈二零二五

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