水性涂料的成膜与MFFT的关系 – 提问水性漆专家

本周霍先生通过我们的提问水性漆专家专栏向我们提了三个问题。这是问题之二:

问题:高于MFFT就成膜,低于MFFT就不成膜,高于或低于MFFT的过程中会发生什么现象,导致成膜?

回答:

高于MFFT时,乳液颗粒较软,低于时较硬。这个现象是与玻璃化转变联系在一起的。

关于这个问题,我们去年曾在博客中发表过专题讨论。在题为“水性树脂的玻璃化温度(Tg)与最低成膜温度(MFFT)的关系”一文中,我们的解释是:

通常情况下,水性树脂如水性丙烯酸乳液或水性聚氨酯分散体的的玻璃化温度越高,其最低成膜温度越高,在室温下的成膜性越差,需要的成膜助剂的量就越大。其中原因众所周知,成膜的必要条件是水性树脂颗粒的互融。这就要求水性树脂颗粒在成膜温度下有足够的流动性,也就是说成膜温度应该高于水性树脂颗粒树脂的玻璃化温度。

但是,很多水性树脂产品成膜后的Tg要比最低成膜温度高,违背以上所述常见的规律。其中有几个原因。首先,以上所述通用的理论是建立在几个假设的基础之上的。假设一为水性树脂颗粒中树脂的玻璃化温度,或软化温度与成膜后树脂的一致。假设二是水性树脂颗粒之间没有差别。在实际的水性树脂合成工艺中,这两个假设都可以被打破。首先,在过去十几年的人们对纳米材料的研究中了解到,当颗粒的大小达到纳米水平时(小于50纳米),由于颗粒表面积的大幅增加,有如颗粒本体的含杂质量增加,颗粒表面对颗粒本体性能开始发生影响,颗粒的熔点和软化点会大幅度降低。也就是说,当水性树脂中纳米级颗粒含量增加时,颗粒的玻璃化温度会低于成膜后的玻璃化温度。另外,现代的水性树脂合成技术,通常使用多步骤的聚合方法,使得水性树脂颗粒形成多层次或多相的结构,也使水性树脂颗粒之间产生差异,以就是说水性树脂颗粒的玻璃化温度会彼此之间不同。只要体系中存在足够的软颗粒,水性树脂就可以成膜。

水性树脂成膜温度低于成膜后的玻璃化温度的另一个原因是膜的反应性。一些自交联体系在成膜后引发进一步的交联反应,使得材料本体的分子量升高,导致膜的玻璃化温度升高。但是通常这一类的影响相对较小,因为玻璃化温度的随分子量升高的能力是有限的。

有关水性涂料配方和应用的知识,您可以参考我们水性涂料知识库

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