成膜物质在乳胶漆中的作用

1、第一节 成膜机理与成膜温度（1）成膜机理乳液是聚合物或单体在水中的分散体系，其成膜较复杂。聚合物以一个个小颗粒（胶粒）散在水的介质中，它们之间以其特有的布朗运动而自由运动着。这是一个不稳定的体系。当水蒸发或被多孔物质吸收时，它们的运动就受到限制。小球逐渐靠拢，并最后相互融合在一起，随后为了达到形成一种无空隙的连续的膜，小球必须发生形变。水在蒸发时，由于水的毛细管压力，使得小球分散体被拉在一起，随着水的蒸发，小球（胶粒）彼此之间靠得更紧密，这时压力亦随着增加。对于硬的高聚物胶粒，这种压力不能使之变形，因此水蒸发后，仍保持粉末状或海绵状结构，即不成膜，或者说成膜性不好。对于较软高聚物胶粒，这种水的

2、毛细管压力可以使胶粒变形，最后形成连续膜。（2）最低成膜温度（MFT）是乳胶漆专有的问题，溶剂型漆中包含的漆料是均相溶液。溶剂挥发，漆膜自然形成。与气温无关。乳胶漆则不然。它是热塑性树脂颗粒的非均相分散体系。粒子之间由作为连续相的水来分离。涂布成膜时，随着水的蒸发，粒子开始趋近，最终相互接触。气温高时，高聚物颗粒软，Tg值越低，则越软。硬粒子因受挤压难于变形或根本不变形，这时就会出现成膜不好或根本不成膜的现象。同一乳液，成膜与不成膜之间，有一个敏锐的温度界限。这个界限，叫做最低成膜温度（MFT）。这是漆用乳液的一个重要指标。因为一个乳胶漆，如涂布时遇到低温，出现不能成膜的情况，即就是一个严重的

3、问题。任何高聚物的MFT值随Tg值的变化而改变，同时MFT值还受另外一些因素的影响，而略高于或低于Tg值。MFT的测定：用最低成膜温度测试仪测定。第二节 影响MFT的因素（1）聚合物极性的影响聚合物的Tg对MFT起着重要的作用，一般而言，乳液的MFT与聚合物Tg没有定量关系。但聚合物Tg高，相应的乳液MFT也高。不过聚合物的极性大小对乳液的MFT有不可忽视的影响。一般认为MFT较Tg低，这仅仅是对具有一定极性的聚合物乳液而言。这是因为具有极性的聚合物乳液在成膜过程中，聚合物粒子表面所带的乳化剂和水等极性分子易渗透到聚合物颗粒中而产生增速作用，从而导致MFT下降。对于非极性或极性很小的乳液，其M

4、FT则较聚合物Tg高。这是因为聚合物在乳液体系中，吸附于乳液颗粒表面上的乳化剂等稳定剂分子，使颗粒表面带电荷，颗粒之间产生较大的电荷排斥作用，促使颗粒不易变形，而使MFT上升。表2-7 不同极性聚合物乳液MFT与Tg关系：聚合物组成Tg（度）MFT（度）极性小聚甲基丙烯酸正丁酯2230极性聚醋酸乙烯酯3013聚丙烯酸甲酯3Tg（b）醋酸乙烯酯、丙烯酸甲酯极性较大 MFTTg（c）St与BA共聚物中，二种单体极性均较小 MFTTg（d）MMA/EA共聚物中，二种单体极性均较大 MFTTg10 20 30 4040温度（度） MMMA%St % 实验中共聚物单体组成为EA/St/MMA/MA。其中

5、EA和MA用量固定不变，分别为59%和1%。MMA和St总量为40%，在其他条件不变的前提下，改变St和MMA比例，则共聚物乳液的MFT和Tg变化如图：MFT从图2-4可见，虽St与MMA均聚物Tg相似。MFT （TgSt=100度，TgMMA=105度）对于共聚物的Tg影响不大，但St较MMA的极性弱Tg得多。详情点击：故共聚物乳液的MFT随St用量增大Tg而明显提高。在St用量低于10%时，其MFT比Tg低，从这里可看出，共聚物的极性明显地影响乳液的MFT。图2-4（2）乳化剂种类和用量对MFT的影响乳化剂种类和用量对MFT也有一定影响。实验中所用单体组成为EA/St/MMA/MA59/2

6、0/20/1。其结果见表2-8：表2-8 乳化剂对乳液MFT影响：乳化剂种类用量%阴离子量/非离子型TgMFTMS-1 1.51/017.922YCH 2.01/017.927DBS 2.51/017.921.5YCH/OP-72.54/117.923MS-1/OP-72.54/117.920DBS/OP-71.52/117.924MS-1/OP-102.52/117.923.5DBS/OP-102.04/117.922YCH/OP-101.53/117.924.5 壬基苯氧 （乙氧基）10 琥珀酸单酯 磺酸钠 十二烷基联苯醚磺酸钠 十二烷基苯磺酸钠从上表可知，乳化剂品种，用量，以及阴离子型和

7、非离子型的搭配比例对乳液MFT均有影响。所以在选择乳液剂时，除考虑乳液的各种稳定性外，还应重视乳液的MFT。保证较低的MFT以利于乳胶漆的适用性。（3） 乳液粘度对MFT的影响下表中不同粘度乳液所用单体组成是相同的（Tg=17.9度）聚合体系相同时，乳液粘度的差异是由于聚合工艺的变化使聚合物颗粒粒度及粒度分布不同所致。下表表明，MFT随粘度增高而下降。这是因为粘度大聚合物粒子变小后，在成膜过程中增强了毛细管压力，并增大了粒子的总表面积，有利于粒子表面链端互相渗透，促进了粒子变形成膜。乳液粘度对MFT影响乳液粘度（厘泊）MFT 835（粒度小4）乳液pH对MFT的影响前

8、面各种乳液的MFT，均是在微酸性（pH56）条件下测定的。在实际应用中乳胶漆大部显碱性（pH5.810.0）。为了考查在实际应用中乳液的MFT，测定pH9.09.5的乳液MFT。结果如下表。表2-9说明，乳液中和到碱性后，MFT显著提高。这是因为乳胶颗粒表面所带的酸性基团被中和后，完全离子化，变成荷负电的离子，增强了双电层，使粒子的排斥作用加强。粒子难于变形，导致MFT的提高。表2-9 乳液pH对MFT的影响共聚物组成Tg（度）MFTpH5.06.0pH9.09.5ES/ST/MMMA/MA=59/0/40/118.51115ES/ST/MMMA/MA=59/10/30/118.21721ES

9、/ST/MMMA/MA=59/20/20/117.92023ES/ST/MMMA/MA=59/30/10/117.625.529ES/ST/MMMA/MA=59/40/0/117.32729.5(5) 成膜助剂对MFT的影响在乳胶漆的实际生产中，为了满足施工要求，几乎毫无例外地都加入成膜助剂的以降低乳胶漆的MFT。对共聚物Tg=17.9度的乳液，并经中和（MFT=23度），研究各种成膜助剂对MFT的影响，结果如下：表2-10 成膜助剂对MFT的影响成膜助剂用量%MFT度空白对照试验023乙二醇乙醚511.5乙二醇丁醚59.5丙二醇丁醚39丙二醇丁醚57丙二醇丁醚75结果表明，丙二醇丁醚是苯丙乳液较好的成膜助剂，其用量的7%时，乳液的MFT从23度下降到5度。理论上选择成膜助剂的依据是溶度参数原理，这里不多论述。综上所述，影响MFT的因素是多方面的。1.极性 2.乳化剂种类，用量 3.乳液粘度 4.pH 5.成膜助剂。但关键的内在因素是聚合物的Tg和极性。Tg要求高，有利于提高涂层的硬度和抗堆积性（回粘性）。MFT要求低，有利