摘要:通過對乳液和乳膠行業(yè)的考察,討論*低成膜溫度對乳液成膜性能和乳膠固化性能的影響 關(guān)鍵詞:*低成膜溫度,乳液成膜,乳膠固化
主要儀器設(shè)備:*低成膜溫度儀(英國Rhopoint公司,MFFT) 考察了國內(nèi)具有代表性、行業(yè)領(lǐng)軍企業(yè)的使用情況,如阿克蘇諾貝爾,瓦克化學(xué),巴斯夫,羅地亞,光輝化工,常州化工研究院,清華大學(xué),北京有機化工廠等企業(yè)單位,因篇幅有限,本文僅提供部分使用數(shù)據(jù)。 對于乳化漆強制干燥的水性涂料的技術(shù)規(guī)范和配方來說,*低成膜溫度很重要。需經(jīng)設(shè)計過幾種幾種利用熱梯度條的試驗方法,不過有些方法的精確度很有限而且可再現(xiàn)性甚為可以。一種推薦試驗的方法在ASTM D 2354中有描述,本文所考察的儀器正是該標(biāo)準(zhǔn)指定的。 “*低成膜溫度”被定義為“一個底材上的水性合成漆或者乳膠聚結(jié)成為一個薄膜的*低溫度。當(dāng)這個過程發(fā)生時,缺乏著色或其他不透明材料的情況下,一層透明的薄膜形成。但在到達*低溫之前更低的溫度,白色、粉狀、破碎的薄膜將會先產(chǎn)生。” 形成薄膜的*低溫度通常于玻璃轉(zhuǎn)變溫度(Tg)密切相關(guān)但是與它含義不同;當(dāng)預(yù)計可能確定Tg時,形成薄膜的*小溫度*好使用MFFT,其基本原理在ASTM D 2354中有描述。早期的儀器通常麻煩,不精密和較慢取得平衡。*早在卜內(nèi)門化學(xué)工業(yè)有限公司的油漆實驗室,他們想出一個簡單綜合儀器,能取得預(yù)期效果迅速而有效。
隨著人民生活水平的日益提高,對乳液涂料和乳膠粘合劑的質(zhì)量要求也越來越高,而乳液乳膠成膜的好壞直接影響到涂層的性能和粘合的效果。 一般人們認(rèn)為乳液乳膠字啊較短的時間內(nèi)就能完全成膜,而忽略了各個成膜階段的溫度控制,特別是外用乳膠漆在施工后的溫度變化較大,使*終涂層的性能不理想,如光澤下降、附著力差、耐擦洗性差、耐沾污性不良、耐候性不理想等等。通過添加成膜助劑來降低成膜溫度,是改善乳膠漆低溫施工性能的有效措施。使用*低成膜溫度儀MFFT對影響成膜性能的*低成膜溫度進行有效的監(jiān)測控制已經(jīng)勢在必行。 將可相容的乳液與準(zhǔn)備好的幾種層膜助劑混合,通過*低成膜溫度儀MFFT測定其*低成膜溫度(MFT)。 本文列舉一處使用*低成膜溫度儀MMFT評估成膜助劑對乳液MFT影響的事例:乳液與成膜助劑Texanol酯醇、苯甲醇、乙二醇丁醚、丙二醇苯醚直接混合,攪拌均勻,在涂布到*低成膜溫度儀上觀察乳液成膜的性狀。對于相容性好的乳液,要達到*低成膜溫度0℃時的成膜助劑的用量,對于苯丙乳液,加入苯甲醇的用量比。Texanol酯醇小,這可能是因為相似相容原理,苯甲醇能在*大程度上軟化苯丙乳液粒子,使之以較少的用量就將乳液的*低成膜溫度降至0℃,但其毒性較大,對其他類型的乳液相容性也較差,必須與醇類溶劑配合使用。EB可溶于水,加到乳液中后,不易與乳液粒子接觸,所以其用量相應(yīng)要大些,但由于其揮發(fā)速度與水相當(dāng),甚至更快,所以對成膜不利。進而影響涂層的性能。PPH對苯丙乳液的效果好些,但由于其在水中的溶解度略大,不易與乳液粒子接觸。因此,對于PPH可相容的乳液,與Texan0l酯醇效果差不多,但對十純丙乳液或其他類型的乳液,Texanol酯醇在加入方式上比其他成膜助劑簡易,且用量不大。
乳液涂料的成膜條件一是水分揮發(fā),二是環(huán)境溫度和基層溫度必須高于*低成膜溫度。 在某一特定溫度以下,乳液的水分揮發(fā)以后,聚合物粒子仍日離散狀態(tài),不能融為一體,因而乳液不能因為水的蒸發(fā)而形成連續(xù)均勻的涂膜;而在高于這一特定的溫度時,水分增發(fā)后,各聚合物粒子中的分子會滲透、擴散、變形、聚集形成連續(xù)的透明薄膜。 ——如果溫度不夠高,不能使聚合物粒子聚合時,聚合物粒子就不聚合在一起,從而形成間斷不透明的白色塊狀物。 ——如果溫度條件足以使聚合物粒子聚合,那么粒子聚結(jié)起來,則可形成連續(xù)均勻的透明薄膜。
所以對于*終應(yīng)用來說,乳液涂料的成膜只有在*低成膜溫度(MFFT)以上的溫度條件下才能實現(xiàn),所以乳液涂料只有在高于這一溫度的條件下才能施工,這是非常重要的一個項性能。乳膠粘合劑一定要使環(huán)境溫度高于*低成膜溫度(MFFT),否則粘結(jié)效果不好,同理乳膠粘合劑為了達到良好的粘結(jié)效果也必須在高于這一溫度的條件下才進行粘合。
影響*低成膜溫度的因素 乳液的*低成膜溫度用MFT表示,它是由聚合物粒子內(nèi)部和玻璃化溫度決定的。聚合物的玻璃轉(zhuǎn)變溫度用Tg表示。MFT和Tg沒有定量關(guān)系。一般來講,聚合物乳液其粒子內(nèi)部的組成是較均勻的,此時,MFT受乳液中的表面活性劑以及保護膠體和水等因素影響的緣故。聚合物Tg和MFT之間的關(guān)系因所用單體的極性大小而異,對于單體極性大的聚合物乳液的MFT較Tg低,而對單體極性小的聚合物而言,乳液的MFT則較Tg為高。 一般來說,Tg高時MFT也高,也有一些復(fù)雜工藝可以改變(為了使涂膜具有良好的機械性能,耐候性和耐沾污性,Tg值一般不能太低)。 乳化劑的種類和用量對于MFT也有一定的影響。 乳液的粘度、PH值以及成膜助劑(影響較大,可達10多度),都會對MFT產(chǎn)生影響。 |
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