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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)計時應(yīng)盡量提高水性樹脂的用量,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)的各個領(lǐng)域得到了廣泛應(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,不易黃變,硬度高,光澤好。
近年來,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,用武之地得到不斷的擴(kuò)大?,F(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。
華津思提供的水性丙烯酸乳液主要分兩大類。其一類水性丙烯酸乳液采用高分子表面活性劑及多相聚合技術(shù),如HD2535,HD2081和HD2083, 此類水性丙烯酸乳液具有非常穩(wěn)定的牛頓型流變性能,優(yōu)異的粉料分散性能。另一類水性丙烯酸乳液, 如HD1092, 采用先進(jìn)的多相聚合及自交聯(lián)技術(shù),能夠充分發(fā)揮納米技術(shù)和交聯(lián)的優(yōu)勢,使成膜強(qiáng)度得到優(yōu)化,特別適用于對硬度,耐磨,抗試劑要求高的各種水性漆表漆的配制。 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)的優(yōu)質(zhì)材料,已在涂料領(lǐng)域得到廣泛的應(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做室內(nèi)裝飾漆。按聚合得到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,減少高分子的移動距離。水性聚氨酯分散體通常有納米級的粒徑,外觀半透明甚至完全透明,是最好的水性漆基料之一。水性聚氨酯分散體有時被稱為納米乳液,以區(qū)別于外觀呈白色的普通乳液。
華津思提供的脂肪族聚氨酯分散體采用獨(dú)特的納米技術(shù),充分發(fā)揮聚氨酯本體的優(yōu)異性能。用它們配制的水性漆,有著其他體系無可比擬的光澤度和韌性。
水性丙烯酸乳液配方需要考慮的問題:水性丙烯酸樹脂組成,在調(diào)制水性漆配方時,乳液原料的選擇是工程師最重要的決定。涂料的主要性能是由樹脂決定的。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,市場上魚目混雜。而不同的水性丙烯酸酯樹脂組成對其水性漆成膜性及成本的影響很大。這里對幾個影響因素進(jìn)行簡單討論。
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)變溫度(Tg), 從而提高成膜的硬度;另一個原因是成本。苯乙烯在包裝工業(yè)上用量極大,是石油工業(yè)最重要的,成熟的下游產(chǎn)品之一,價格低但受宏觀經(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,也會給水性漆成膜性帶來許多負(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,紫外線通過相鄰苯環(huán)會對聚合物鏈有剪切反應(yīng),從而使水性漆漆膜變脆,光澤度下降,壽命降低;苯乙烯的結(jié)構(gòu)也決定了它對很多有機(jī)溶劑有親和力,水性漆漆膜的耐溶劑性也與其它的樹脂有明顯差距。
丙烯酸酯類單體 丙烯酸酯類單體種類很多,性能及價格相差很大。國內(nèi)最常用的是丙烯酸
丁酯,改單體成本最低,是大多乳液廠家用于與苯乙烯配套,制造廉價墻漆的乳液的單體。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集團(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,但作為對硬度及韌度要求都高的的木器漆來講,性能就不夠了。
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臺階。由于甲基丙烯酸酯類聚合物主鏈上多了甲基,使其主鏈的活動性受到限制,主鏈鋼性增強(qiáng),同時酯基側(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最佳平衡,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。
綜上所述,水性丙烯酸酯樹脂制造商對單體的選擇很多,不但可以變換其種類,又可變換相對比例和成分。水性涂料廠家在選擇水性丙烯酸酯乳液時,不能只考慮“純丙”或“苯丙”這些空洞概念詞匯,應(yīng)該以水性丙烯酸酯樹脂及其配方的實際性能為衡量標(biāo)準(zhǔn)。