乳胶漆中成膜助剂最佳添加量的研究

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摘要 成膜助剂对乳胶漆起着极为重要的作用，它的主要性能就是降低乳胶漆的最低成膜温度，同时成膜助剂是一种有机溶剂，对环境有影响，大多数的成膜助剂都是挥发性有机化合物（VOC），这就要求我们在乳胶漆生产过程中尽量降低成膜助剂的用量。为此本文通过成膜助剂对乳胶漆成膜效果的研究，找出成膜助剂在不同乳液体系中的最佳添加量，为乳胶漆生产企业提供理论基础。

关键词 成膜助剂；乳胶漆；成膜温度；最佳添加量

中图分类号TQ637 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2013）84-0103-02

0 引言

乳胶漆是以合成树脂乳液为基料，以水为分散介质，加入颜填料和助剂，经一定工艺过程制成的产品。只有在一定的温度下才能成膜，能形成连续涂膜的最低温度，称为乳液的最低成膜温度（MFT）。乳胶漆的所有性能只有在获得良好的涂膜后才能体现出来，成膜效果直接影响产品的质量。众所周知，成膜助剂加量越大，乳液的最低成膜温度越低，成膜效果越好。但是考虑到企业的原材料成本以及当今最为重要的环保因素，我们有必要对成膜助剂的最佳添加量进行研究。

1 试验方案

1.1 原材料

1.1.1 乳液

苯丙乳液（RS-998A）：主要用于内外墙涂料，固含量48%，粒径0.1?m～0.2?m，MFT（最低成膜温度）20℃，生产企业上海巴德富实业有限公司；

环氧改性有机硅接枝丙烯酸乳液（ML-195）：固含量45%，粒径0.08?m，MFT（最低成膜温度）26℃，Tg（玻璃化温度）30℃，生产企业上海日出化工有限公司；

硅丙乳液（LWJ-8338）：主要用于中高挡真石漆，固含量48% ，MFT（最低成膜温度）32℃，Tg（玻璃化温度）30℃，生产企业江苏李文甲化工有限公司。

1.1.2 成膜助剂

齐大成膜助剂：生产企业姜堰市齐大涂料助剂有限公司；

Texanol醇酯：生产企业齐鲁伊士曼精细化工有限公司。

1.2 仪器设备

高速分散机：型号GFJ-0.4，上海现代环境工程技术有限公司；

电子天平：GT-P13503-S，高铁检测仪器有限公司；

最低成膜温度测定仪：型号QMB，天津森日达试验设备有限公司。

1.3 试验方法

将成膜助剂按乳液量的1%、3%和6%分别加入到上述三种乳液中并混合均匀，用高速分散机在400r/min～600r/min的速率下机械搅拌5min。然后将其密封静置24h后，按GB/T9267-1988《乳胶漆用乳液最低成膜温度的测定规定》，测定其最低成膜温度。通过试验来分析成膜助剂的添加量对乳胶漆成膜效果的影响。

2 结果分析与讨论

2.1 乳胶漆的成膜机理

乳胶漆的成膜物质是乳液，其成膜机理是由水分蒸发、乳胶粒变形和乳胶分子链段扩散缠绕而融合成连续膜。乳液是非均相体系，它由悬浮在水中的球形颗粒组成，颗粒之间被水隔断，要形成连续的膜，必须使球形颗粒变形、乳胶分子链段扩散缠绕而融合，而乳胶粒变形和乳胶分子链段扩散缠绕都需要乳胶聚合物体系（乳胶漆中除颜填料外的所有组分混合体）中有大于2.5%的自由体积（指未被分子占据的体积，已被分子占据的体积称已占体积）。聚合物在温度达到玻璃化温度（Tg）时，自由体积达到最小值2.5%，只有温度高于Tg时，自由体积增加，高分子聚合物链段获得足够动能和必要的自由空间，进行扩散和构象调整。所以乳胶漆的成膜温度必须高于乳胶聚合物体系的Tg。

2.2 成膜助剂的作用

成膜助剂是添加到乳胶漆中帮助成膜的高沸点溶剂，它可以使Tg较高的聚合物在较低的温度下成膜。成膜助剂吸附在聚合物粒子上，因溶解作用使粒子变形更容易，加上本身Tg低，可以提供较多的自由体积，从而达到好的成膜效果。

2.3试验数据

表1是几种乳液在不同成膜助剂作用的MFT测定结果：

乳 液 MFT，℃ Texanol 醇酯 齐大成膜助剂

1% 3% 6% 1% 3% 6%

RS-998A 20 12.5 0.4 -3.6 15.0 4.8 0.5

LWJ-8338 30 19.6 5.8 0 22.5 9.1 4.6

ML-195 26 20.6 12.2 0 19.0 9.6 5.7

表1

由表1可见：对于苯丙乳液（RS-998A）来讲，当Texanol 醇酯添加量为3%时，乳液的最低成膜温度已经能降到0.4℃了，和齐大成膜助剂在6%的加量时乳液的最低成膜温度基本接近。由此可见，在添加量为3%时，以Texanol 醇酯为成膜助剂，相比齐大成膜助剂，可明显的降低乳液的最低成膜温度。也就是说只要我们选择合适的成膜助剂，3%的添加量便能满足乳胶漆成膜要求。在环氧改性有机硅接枝丙烯酸乳液（ML-195）中，添加3%的成膜助剂时，MFT的下降值分别为24.2℃和21.9℃，而在3%～6%之间，MFT的下降值分别只有5.8℃和4.5℃。由此可见3%是添加量的关键点。

由图1-1可以看出，在乳液RS-998A中加入3%齐大成膜助剂时与其他两个乳液在6%加量时的成膜效果基本一致，能将MFT将至4.8℃。更有效的说明了只要在合适的乳液中加入合适的成膜助剂，3%绝对可以满足乳胶漆良好成膜性能的需要。

3 结论

经试验发现，不同的乳液体系，不同的成膜助剂品种，其用量不同，乳液的最低成膜温度就不同，也就是说乳胶漆的成膜效果就不同。一般来说，乳液本身的MFT高，则成膜助剂用量大，反之则少。但是只要我们能在合适的乳液中添加合适的成膜助剂，乳液量的3%，即可有效的降低成膜温度，满足形成良好涂膜的要求。