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学习水性醇酸漆知识

      常见的水性醇酸树脂有两种,一是经亲水改性而成的水稀释性醇酸树脂,二是醇酸乳液。相对而言醇酸乳液制得的水性涂料往往有更好的性能。

      水性醇酸的成膜物是低分子量树脂,通常分子量在2000~8000,是一种低聚物,未氧化交联前玻璃化温度Tg很低(往往可达-60℃以下),树脂的展布性能很好。成膜过程中醇酸乳液经历了由水包油向油包水的转变,成膜更加均匀,不容易出现丙烯酸乳液常见的成膜不良问题。由于水性醇酸树脂玻璃化温度较低,常常不用添加成膜助剂就能很好地成膜。炔二醇表面活性剂具有抑泡和润湿作用,是水性醇酸涂料配方中常用的一种助剂。

       水性醇酸漆的表干可以较快,这取决于环境的湿度和温度。但是水性醇酸涂料的氧化干燥比溶剂型醇酸涂料慢。

       比起溶剂型醇酸漆来,水的存在使水性醇酸漆的干燥对湿度更加敏感。在水和助溶剂构成的体系中,两者比例的改变会影响到水性醇酸的干燥速率、稳定性和施工性能。成膜过程中漆内水与助溶剂之比与临界相对湿度有很大关系。如果环境湿度高于临界相对湿度,成膜时水的蒸发慢于助溶剂挥发,结果水将富集于醇酸树脂中;反之,如果环境湿度小于临界相对湿度,随着成膜的进行水分挥发更多,助溶剂会富集于涂料中。这两种情况都会造成水与助溶剂的比例急剧改变,带来的后果是施工产生流挂,或者树脂过早呈现不溶性。水性醇酸干燥时*佳的相对湿度为50%~80%。

      水比有机溶剂更易抑制醇酸树脂吸收氧气,减慢醇酸树脂氧化交联过程。这有两方面的原因,一是因为氧在水中的溶解性比在有机溶剂中小;二是活性氧在水中的寿命短。醇酸树脂氧化干燥机理是氧由三线态激发到单态,氧在激发态的寿命越长,与醇酸树脂发生有效碰撞的概率越大。单态(激发态)氧的寿命在水中为2μs,在苯中为24μs,在四氯化碳中为700μs,可见水中单态氧的寿命比有机溶剂中短得多,这就大大影响了水性醇酸的氧化交联速率,所以水性醇酸更必须添加合适的催干剂以保证有快速、充分的氧化交联。将油性催干剂加适当的乳化剂和分散剂制成水可混合的状态,并用乙二醇单乙醚之类的助溶剂稀释后加人水性醇酸酸中,这样处理后的催干剂可在生产的任何阶段添加。另一种方法是用具有乳化性能的配位体与催干金属离子进行预络合以改进相容性,预络合催干剂可以防止催干剂水解失活,钴的双金属预络合物可提高活性并防止在水性醇酸中失活,此外在有胺存在时不会出现不良的副反应。

      水也是一种配位体,水可与钴这样的金属离子形成络合物,其产物[Co(H2O)6]2+或[Co(H2O)6]3+的氧化能力较弱,从而使催干效率下降,出现所谓的失干现象。水的这种副作用可以通过预络合以及选择合适的配位体得到抑制。采用预络合催干剂的水性醇酸漆在贮存时具有很低的失活性,也即大大减少了水性醇酸漆随存放时间延长干性变差的可能性。钴催干剂通过预络合,与锆,钙辅助催干剂结合使用可将这种副作用减至*低,用铋金属预络合钴可进一步降低钴的失干性。

      水溶性锆化合物如碳酸锆,乙酰乙酸锆,羟基氯化锆、原硫酸锆、丙酸锆和磷酸锆钾用作水性涂料和腻子的催干剂也有很好的效果。

      辅助催干剂锆在多数水性醇酸漆中会生成不溶皂盐从涂料中沉淀出来,而钙催干剂会使涂料黏度增大,用量越多,这种增黏效应越严重,将锆和钙催干剂按1:1的比例配合使用可以抑制这种增黏效应。

      溶剂型醇酸漆中催干剂的用量很小,只要0.05%(以醇酸树脂计)就有很好的效果;而水性醇酸中则不同,金属皂是一种亲水性的盐,必然有一部分存在于水相中,而只有树脂中的金属皂才能与树脂中的双键络合起到催化作用,所以水性涂料中催干剂的用量要大得多,常常要用到0.15%或更多。


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