水性丙烯酸樹(shù)脂基礎(chǔ)知識(shí).doc

WWW.DIRANSA.CN 水水性性丙丙烯烯酸酸樹(shù)樹(shù)脂脂基基礎(chǔ)礎(chǔ)知知識(shí)識(shí) 水性丙烯酸樹(shù)脂體系水性丙烯酸樹(shù)脂體系 水性涂料，包括水性木器漆是以水為分散介質(zhì)和稀釋劑的涂料。不常用的溶劑型 涂料不同，其配方體系是一個(gè)更加復(fù)雜的體系。配方設(shè)計(jì)時(shí)，不僅要關(guān)注聚合物的類 型、乳液及分散體的性能，還需要合理選擇各種助劑并考慮到各成分之間的相互影響 進(jìn)行合理匹配。有時(shí)還要針對(duì)特殊要求選用一些特殊添加劑，形成適用的配方。 配方的基本組成配方的基本組成 1) 水性樹(shù)脂：這是成膜的基料，決定了漆膜的主要功能。 2) 成膜助劑：在水揮發(fā)后，使乳液或分散體微粒形成均勻致密的膜，并改善低溫 條件下的成膜性。 3) 抑泡劑和消泡劑：抑制生產(chǎn)過(guò)程中漆液中產(chǎn)生的氣泡并能使已產(chǎn)生的氣泡逸出 液面并破泡。 4) 流平劑：改善漆的施工性能，形成平整的、光潔的涂層。 5) 潤(rùn)濕劑：提高漆液對(duì)底材的潤(rùn)濕性能，改進(jìn)流平性，增加漆膜對(duì)底材的附著力。 6) 分散劑：促進(jìn)顏填料在漆液中的分散。 7) 流變助劑：對(duì)漆料提供良好流動(dòng)性和流平性，減少涂裝過(guò)程中的弊病。 8) 增稠劑：增加漆液的黏度，提高一次涂裝的濕膜厚度，并且對(duì)膩?zhàn)雍蛯?shí)色漆有 防沉淀和防分層的作用。 9) 防腐劑： 防止漆液在貯存過(guò)程中霉變。 10) 香精：使漆液具有愉快的氣味 11) 著色劑：主要針對(duì)色漆而言，使得水性漆具有所需顏色。著色劑包括顏料和 染料兩大類，顏料用于實(shí)色漆(不顯露木紋的涂裝)，染料用于透明色漆(顯露木紋的涂 裝)。 12) 填料：主要用于膩?zhàn)雍蛯?shí)色漆中，增加固體分并降低成本。 13) pH 調(diào)節(jié)劑：調(diào)整漆液的 pH 值，使漆液穩(wěn)定。 14) 蠟乳液或蠟粉：提高漆膜的抗劃傷性和改善其手感。 15) 特殊添加劑：針對(duì)水性漆的特殊要求添加的助劑，如防銹劑(鐵罐包裝防止過(guò) 早生銹)、增硬劑(提高漆膜硬度)、消光劑 (降低漆膜光澤)、抗劃傷劑、增滑劑(改善 漆膜手感)、抗粘連劑 (防止涂層疊壓粘連)、交聯(lián)劑(制成雙組分漆，提高綜合性能)、 憎水劑(使涂層具有荷葉效應(yīng))、耐磨劑(增加涂層的耐磨性)、紫外線吸收劑(戶外用漆 抗老化，防止發(fā)黃)等。 16) 離子水：配方設(shè)計(jì)時(shí)往往還要添加少量的去離子水以便制漆。 水性樹(shù)脂水性樹(shù)脂 WWW.DIRANSA.CN 2 2 水性漆配方中，基料是形成漆膜并決定漆膜性能的關(guān)鍵組分。配方設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量 提高水性樹(shù)脂的用量，占體積比的 60-70%，使得漆液中的有效成膜物含量盡可能多， 這樣才能保證制成的漆一道涂裝漆膜較厚，豐滿度高。 水性丙烯酸樹(shù)脂水性丙烯酸樹(shù)脂 丙烯酸乳液(acrylic emulsions)，由于其通用性，耐候性及多樣性，已在涂料行 業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域獲得了廣泛應(yīng)用。水性丙烯酸乳液由丙烯酸酯單體為主的乙烯基單體經(jīng) 乳液聚合而成。聚合過(guò)程中添加了乳化劑、穩(wěn)定劑、pH 調(diào)節(jié)劑等各種助劑，體系相當(dāng) 復(fù)雜。水性丙烯酸乳液制成的漆膜有良好的耐候性，不易黃發(fā)，硬度高，光澤好。近 年來(lái)，隨著水性丙烯酸乳液聚合技術(shù)的不斷發(fā)展，多相聚合，核殼技術(shù)，自交聯(lián)技術(shù) 及高分子表面活性劑的應(yīng)用，和核殼聚合等技術(shù)進(jìn)一步改進(jìn)和提高了水性丙烯酸乳液 的性質(zhì),使得水性丙烯酸乳液的適應(yīng)不同施工和使用條件的需要，用武之地不斷的擴(kuò)大。 現(xiàn)在，水性丙烯酸乳液的應(yīng)用已擴(kuò)展到性能要求更高的工業(yè)用途領(lǐng)域。 聚氨酯分散體聚氨酯分散體 聚氨酯材料是分子結(jié)構(gòu)中具有氨基甲酸酯結(jié)構(gòu)的一類大分子化合物的總稱，通常 由二異氰酸酯和多元醇經(jīng)聚加成反應(yīng)制成。聚氨酯高分子既具有使其形成物理性交聯(lián) 的極性官能團(tuán)，又具有非極性的及柔性的鏈段。使用得當(dāng)，其極性管能團(tuán)還可以進(jìn)行 進(jìn)一步的化學(xué)交聯(lián)。這些分子特性使得聚氨酯材料具有高強(qiáng)度，韌性及抗溶劑的能力。 聚氨酯作為一種強(qiáng)度高，耐候性好，附著力強(qiáng)的材料，已在涂料領(lǐng)域取得廣泛的應(yīng)用。 根據(jù)制備聚氨酯所用的異氰酸酯類型，聚氨酯乳液和相應(yīng)的漆可分為脂肪族型和 芳香族型兩大類。脂肪族的漆膜有優(yōu)異的耐候性和抗黃變性; 芳香族水性聚氨酯多用 來(lái)做室內(nèi)裝飾漆。按聚合的粒子大小有聚氨酯乳液和聚氨酯分散體(Polyurethane Dispersions PUD) 兩類。水性聚氨酯分散體，采用獨(dú)特的工藝將聚氨酯顆粒分散在水 中，從而達(dá)到以水為載體的成膜作用。與其它乳液成膜機(jī)理相近，成膜的效果取決于 顆粒間高分子相互滲透的能力。為增加滲透，一方面聚氨酯分子鏈要足夠柔軟，流動(dòng) 性好；另一方面，乳液顆粒要盡可能的小，這樣可以增加顆粒間的接觸面積，減少高 分子的移動(dòng)距離。水性聚氨酯分散體通常有納米級(jí)的粒徑，外觀半透明甚至完全透明， 是比較好水性漆基料之一。水性聚氨酯分散體有時(shí)被稱為納米乳液，以區(qū)別于外觀呈 白色的普通乳液。 WWW.DIRANSA.CN 3 3 水性丙烯酸乳液水性丙烯酸乳液 水性丙烯酸乳液配方需要考慮的問(wèn)題：水性丙烯酸樹(shù)脂組成水性丙烯酸乳液配方需要考慮的問(wèn)題：水性丙烯酸樹(shù)脂組成 在調(diào)制水性漆配方時(shí)，乳液原料的選擇是工程師的決定。涂料的主要性能是由樹(shù) 脂決定的。由水性丙烯酸酯乳液，包括聚苯乙烯-丙烯酸酯乳液種類繁多，市場(chǎng)上魚(yú)目 混雜。而不同的水性丙烯酸酯樹(shù)脂組成對(duì)其水性漆成膜性及成本的影響很大。這里對(duì) 幾個(gè)影響因素進(jìn)行簡(jiǎn)單討論。 1 1）苯乙烯）苯乙烯 聚丙烯酸酯乳液引入該單體的主要原因是其可提供較高的玻璃化轉(zhuǎn)發(fā)溫度（Tg), 從而提高成膜的硬度；另一個(gè)原因是成本。苯乙烯在包裝工業(yè)上用量極大，是石油工 業(yè)成熟的下游產(chǎn)品之一，價(jià)格低但受宏觀經(jīng)濟(jì)影響大。然而引入苯乙烯，特別是其含 量高于總單體量的 15%以上時(shí)，也會(huì)給水性漆成膜性帶來(lái)許多負(fù)面影響。首先，含苯乙 烯的聚合物鏈段缺乏柔韌性，宏觀上表現(xiàn)為水性漆成膜硬而不韌；還有苯乙烯所含的 苯環(huán)，是紫外光的吸收體，該單體含量高時(shí)，紫外線通過(guò)相鄰苯環(huán)會(huì)對(duì)聚合物鏈有剪 切反應(yīng)，從而使水性漆漆膜發(fā)脆，光澤度下降，壽命降低；苯乙烯的結(jié)構(gòu)也決定了它 對(duì)很多有機(jī)溶劑有親和力，水性漆漆膜的耐溶劑性也與其它的樹(shù)脂有明顯差距。 2 2）丙烯酸酯類單體）丙烯酸酯類單體 丙烯酸酯類單體種類很多，性能及價(jià)格相差很大。國(guó)內(nèi)常用的是丙烯酸丁酯，改 單體成本低，是大多乳液廠家用于與苯乙烯配套，制造廉價(jià)墻漆的乳液的單體。其功 用是提供水性漆漆膜的柔韌性。由于丙烯酸酯聚合物主鏈上不含除酯基以外的基團(tuán)， 主鏈及酯基側(cè)鏈柔韌性均好好，使水性漆漆膜缺乏硬度。這類聚丙烯酸酯乳液雖然是 建筑內(nèi)外墻涂料的選擇，但作為對(duì)硬度及韌度要求都高的的木器漆來(lái)講，性能就不夠 了。 3 3）甲基丙烯酸酯類單體）甲基丙烯酸酯類單體 甲基丙烯酸酯類單體，比丙烯酸酯單體在性能上又上了一個(gè)臺(tái)階。由于甲基丙烯 酸酯類聚合物主鏈上多了甲基，使其主鏈的活動(dòng)性受到限制，主鏈鋼性增強(qiáng)，同時(shí)酯 基側(cè)鏈有提供了柔韌性，使得甲基丙烯酸酯類單體具有硬度和韌性的平衡，比如聚甲 基丙烯酸甲酯（甲甲酯）就是人們俗稱的有機(jī)玻璃；甲基丙烯酸酯類單體，由于不含 苯環(huán)，使其比起苯乙烯類單體在抗紫外侵蝕，耐久性，及抗溶劑性方面都比苯乙烯有 明顯優(yōu)勢(shì)。 綜上所述，水性丙烯酸酯樹(shù)脂制造商對(duì)單體的選擇很多，不但可以變換其種類， 又可變換相對(duì)比例和成