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水性丙烯防腐涂料的成膜机理

来源:www.txzfzj.com    发布时间:2019-06-20

  水性丙烯酸树脂一般由乳液聚合法制备,其泰州水性丙烯酸乳液的成膜过程主要包括4个阶段(如图1所示)
  (1)涂覆后水分开始蒸发,乳液逐渐变得浓稠;
  (2)随着乳液中水分的继续挥发,乳胶粒子逐渐靠拢并相互接触达到密集状态;
  (3)当水分蒸发到一定程度时,乳胶粒子间隙变小并形成细小的毛细管,在毛细管极压作用下发生形变并逐渐融合,直到粒子间界面消失;
  此阶段中,乳胶粒子聚结老化并达到机械干燥状态,最终乳液会在金属表面形成一层致密的保护膜。
  泰州水性丙烯酸乳液的成膜过程直接影响到其防腐性能,其中,粒子聚结老化的机械成膜阶段(即成膜过程的第4阶段)对涂膜的影响最为重要,因为水性丙烯酸树脂在聚合过程中,往会加入一些能提高干膜附着力的丙烯酸单体,这些单体通常含有具有一定亲水性能的羟基和羧基,而在环境潮湿的条件下,水分子可通过涂膜上的划痕、针孔及裂纹扩散到涂膜内部,并与丙烯酸分子上的羧基发生强烈的缔合作用,从而可能导致泰州水性丙烯酸乳液涂膜的耐腐蚀性能下降。从图1可以看出,在水性丙烯酸乳液成膜的最后阶段中,乳胶粒子边界层是通过聚合物分子链的内部扩散而形成最终的涂膜,然而在此阶段中,涂膜极易受内在或外在等因素影响而产生裂纹、划痕、气孔等缺陷。所以,如何控制或避免此阶段各因素对涂膜产生的影响,对获得性能优良及避免涂膜过早失效极为重要。
  2.影响泰州水性丙烯酸乳液成膜以及防腐性能的关键因素
  成膜物质(即树脂)是涂料的主要成分,也是涂料的基础,是涂膜对金属基材产生良好附着力的根源。丙烯酸树脂中的单体通常被分为硬单体、软单体和功能单体3类,在不同单体、不同比例、不同聚合方法和工艺条件下所制备的丙烯酸聚合物,其性能差异很大。
  所用颜料按照功能的不同,可分为3类:
  (1)防锈颜料,不仅能赋予涂膜优异的耐腐能力,还可以延长其使用寿命,是防腐涂料的主要原料;
  (2)体质颜料,用以增加涂膜的厚度、耐磨性能及提高涂膜强度;
  (3)着色颜料,主要用于面漆,提供美观性,同时具备优异的耐候性及耐久性。在涂料生产、贮存和使用过程中,颜料的用量与树脂之间的相互作用等对涂膜的防腐性能都有相当大的影响。
  玻璃化温度(Tg)是设计聚合物的重要参数,通过调整单体的种类或比例制备相应Tg的树脂乳液可得到特定弹性或脆性的涂膜。
  环境条件也是影响水性丙烯酸成膜的一大关键因素。涂料的成膜过程需要在适宜的温度和湿度下进行,只有这样才能使干燥后的涂膜性能达到最佳状态。例如,在极高的相对湿度下,水分的蒸发受到抑制,成膜缓慢甚至困难;温度过高则成膜过程中会产生大量的气泡使得涂膜的性能变差。
  另外,涂料在涂装前必须将基材表面的油渍、杂质等清理干净或者用砂纸将其表面打磨平整,然后再进行涂装,否则涂膜干燥后极易剥落或产生裂纹,从而失去防腐能力。
  为得到性能良好的泰州水性丙烯酸乳液以及避免涂膜过早失效,在制备丙烯酸乳液时应尽可能考虑多方面因素对涂膜产生的影响(图3),例如选择性能优良的丙烯酸树脂作为成膜物质、选择合适的配方以及对基体表面进行良好的处理等。

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