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怎樣提高塗料塗膜耐水性?

塗膜的基料主要是高分子材料,在水的存在下,常常會發生色變、軟化、附著失效、起泡甚至塗膜(mó)破裂,所(suǒ)以塗膜的耐水性是塗膜的一項重要性能。

塗膜(mó)的耐水性不好,具體會有哪些表現呢?


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色變(biàn)
樹(shù)脂或顏色在水的作用下生成發色基團。
軟化
水增塗膜的溶(róng)脹與塑化作,導致強度(dù)和硬度降低。
附著失效
水分(fèn)子取代了塗膜(mó)與底材之間的界麵作用(包括部分氫鍵或者易水(shuǐ)解的化學鍵),導致附著力大大降低。
起泡
由於塗膜軟化和附著失效,塗膜中的水(shuǐ)揮發將塗膜頂起。

塗膜受水的影(yǐng)響主要包含兩個方麵
(1)塗(tú)膜(mó)吸水性強,易回潮(或者幹燥慢,不容易完全幹燥)的情況;
(2)塗膜易與水發生能劣化塗膜性能的(de)各種物理和化學作用的情況(如(rú)含有(yǒu)易水解的(de)酯鍵或醚(mí)鍵(jiàn))。


塗膜吸水機理
(1)化學(xué)親和
塗膜中親水基團通(tōng)過陽離子配位或氫鍵作用使得水(shuǐ)分子吸(xī)附在極性基(jī)團表麵,從而使得(dé)物質表(biǎo)現為一定的吸水性。(塗料成膜(mó)後一般以(yǐ)化學吸附(fù)為主)

(2)毛細作用
常見於多孔物質(zhì)的吸水現(xiàn)象,是一種物理吸(xī)附,當然物質本身對(duì)水(shuǐ)要有一定的親(qīn)水性,如矽藻土,如塗膜(mó)幹燥時沒有完全封閉(bì)的脫氣通道。

(3)滲透作用
如果(guǒ)塗膜中存在電解質,會產生滲透壓,使得塗膜外部的水有向內部滲透的傾向。當然在塗(tú)膜內聚能較大時,具(jù)有部分抵消這種(zhǒng)滲透壓力的傾向。

怎樣提高塗膜的耐水性
1.提高塗膜耐水性的途徑
(1)選擇耐水性好的樹脂和固化劑
耐水性好的樹脂分散(sàn)液有(yǒu)以下指標

較高的羥值;
盡量低(dī)的酸值;
較高的玻璃化溫度(少含柔性鏈的醇)
較高的分子量、較窄的分子量分布;
盡量少的極性單體;
帶脲環胺類等能增強濕附著力的(de)單體;
合適的成鹽助(zhù)劑。

(2)對於異氰酸酯固化劑
HDI脂肪族異氰酸酯三(sān)聚體最為常用,以前一般用聚醚鏈(liàn)端改性,但是成膜後依然殘留(liú)在(zài)塗膜中的聚醚(mí)鏈(liàn)段對(duì)使得塗膜的耐水性大大降低;可(kě)以選(xuǎn)擇磺酸鹽(yán)改(gǎi)性的HDI,用氨水做成鹽劑,塗膜幹燥後,氨水揮發,少量的磺酸基團對耐水(shuǐ)性的降低遠遠小於聚醚改性的 HDI。

2.選擇疏水性好的(de)顏填料
有明顯親水溶脹的(de)矽酸鹽填料(liào)要慎用,如蒙脫(tuō)土、高嶺(lǐng)土(tǔ);
另外蒙脫土中的金屬(shǔ)離子對分散液的穩定性(xìng)有破壞作用,非要用的話最好可以用可(kě)揮發胺改性。
對於(yú)滑(huá)石粉、沉澱硫酸鋇類的填料,選擇進(jìn)行疏水處理的較好;
對於有機色漿一定要注意其化學結構,帶電性以及(jí)使用的表麵活性劑;
塗膜疏水性還可以通過添(tiān)加納(nà)米材料獲得,特別是(shì)納米矽氧化合物。

3.減少配方(fāng)中“親水結構”的含量(liàng)
減少親水基(jī)團較多(duō)的助劑的使用;
在此強調(diào)一下助溶(róng)劑(或者大家所叫的成膜助劑),沸點太高,揮發太慢的醇醚類物質在塗膜(mó)水完全幹燥後,還會長(zhǎng)時間殘留在塗膜中,降低塗膜的耐(nài)水性。

4.增加塗膜的(de)交聯密度和固化程度
選擇羥值高的樹脂分散體(tǐ)、適(shì)當(dāng)的(de)催化劑、保證塗膜固化後具有較高的交(jiāo)聯密度(dù);
適當增加固化(huà)劑的量能增強塗膜的耐(nài)水性(NCO/-OH比例(lì)為 1.5-2.0 耐水性最(zuì)好),當然過多的固(gù)化劑(jì)會過剩,反而使得耐水(shuǐ)性降低。
高的交聯密度首先得要(yào)保證交聯程度的反應(yīng)完全,不(bú)然過高的羥基意味著沒有來得及反應的(de)羥基也會增多;
另外過高的交聯密度(dù)會劣化衝擊,彎曲等(děng)性能(néng)。所以樹脂最好的交聯狀態是(shì)適當的交聯密度,盡可(kě)能完全的反應程度

5.降低塗膜表麵張力
利用 F 取代(dài)烷基或矽氧(yǎng)烷類流平劑降低塗(tú)膜表麵張力,使得塗膜具有一定的疏水性。

6.初期耐水和長期耐水
水性塗料幹燥慢,實幹之後的很長時間(jiān)裏,依然會有一定量的水殘留在塗抹中,這些水分子在完全幹燥(zào)之前存(cún)在劣(liè)化塗膜性能的傾向,需要塗膜在次(cì)階(jiē)段有能力抵抗殘留水的破壞作用,在此定義為“前期耐水性”,顯然前期耐水性與施工工藝也(yě)緊密有關。
塗膜在完全幹燥後(塗膜中水含(hán)量極低),的長期使用過程中(zhōng),由(yóu)於“親水結構”的存在,存在吸水回潮的傾向,所以還要保證塗膜的“長期耐水”。


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