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乳液或分散體等聚合物通常具有高于室溫的玻璃化溫度Tg,為了使乳液粒子很好地融合成為均勻的漆膜,必須使用成膜助劑降低最低成膜溫度(MFFT)。乳液的最低成膜溫度(MFFT)對涂膜的硬度、玻璃化轉(zhuǎn)變溫度和低溫涂裝性能會產(chǎn)生重要的影響。最低成膜溫度高,涂膜的硬度高和光澤高,但在稍低溫度時不能涂裝;最低成膜溫度太低,低溫涂裝性能雖好,但涂膜玻璃化溫度低,高溫發(fā)軟回粘,耐污性差。成膜助劑的基本功能就是降低乳液以及乳膠漆的最低成膜溫度,使水性涂料能在低溫下進行涂裝。
成膜助劑的加量取決于配方中乳液或水分散體的用量和玻璃化溫度Tg。涂料中乳液或水分散體的用量大以及聚合物的畢麗華溫度高,成膜助劑的用量也要大,反之用量少。配方設(shè)計時,首先考慮成膜助劑大約占乳液或水分散體的3%-5%,或占乳液或分散體固體份的5%-15%。
成膜助劑的有效性表現(xiàn)在成膜助劑對乳液粒子的成膜效率。按乳液固含量的5%-l5% 添加成膜助劑,測定最低成膜溫度的下降值,將下降值對成膜助劑用量作圖,所得直線的斜率即表示該成膜助劑對給定乳液的成膜效率,其斜率越大,成膜效率越高。顯然,成膜效率有乳液樹脂的特定性,即表現(xiàn)為對每種樹脂或每一類樹脂有效,并且與乳液的初始最低成膜溫度有關(guān)。值得注意的是,成膜助劑在用量較大時,最低成膜溫度的下降往往偏離直線關(guān)系,這時要用回歸法求得一個相對最好的斜率值用以比較。
當(dāng)一種乳液體系確定后,選用合適的成膜助劑是十分重要的。涂料是一門實踐科學(xué),通過大量試驗選取最佳成膜助劑,保證水性涂料的低溫施工性十分重要。實踐表明,水性涂料的最低成膜溫度應(yīng)保證在10℃以下,最好小于5℃,涂裝能形成不開裂、不粉化的均勻漆膜為止,找出成膜助劑的最低用量。如果成膜助劑的用量達乳液或分散體的15%或者更高是不可取的,應(yīng)考慮更換其他成膜助劑再試。鑒于成膜助劑降低最低成膜溫度的作用不是萬能的,所以對于玻璃化溫度過高的乳液,添加大量的成膜助劑也難保證有足夠的低溫施工性和凍融穩(wěn)定性。普通乳液和水分散體的玻璃化溫度不宜大于40℃,否則用大量的成膜助劑也難于將最低成膜溫度降至10℃以下。片面追求高玻璃化溫度帶來高硬度的涂膜是不適宜的,何況這樣做還會因為成膜助劑用量過大產(chǎn)生VOC超標(biāo)的問題。