年产5000吨水性涂料车间工艺设计(11)
下列有几种方法可以制备核壳乳液：
1）种子聚合法，即分步聚合法。先用一种配比的单体（例如硬单体）聚合成核聚合物粒子作为种子，再一次性添加另一种配比的单体（例如软单体）和引发剂继续聚合形成壳层。重复使用这种方法可以得到多层乳液粒子。
2）半连续法。先制备种子乳液，然后将壳单体和引发剂连续滴入反应釜，这时在种子乳液粒子的表面和内部壳单体浓度都很低，逐渐在核聚合物上连续形成壳层。这种方法得到的粒子核壳之间缺乏结合。采用连续改变软硬单体比例的方法滴加单体可以制成无明显分层的连续渐变型乳液。
3）平衡溶胀法。一种单体先聚合成乳液粒子，然后加另一种单体使其逐渐渗入粒子内部粒子溶胀后再加引发剂聚合，这种方法容易得到互穿聚合物。
2.4 影响水性涂料配方设计的因素
水性涂料的配方设计与溶剂型涂料的配方设计原则上是一致的。首先考虑的是被涂覆物的材质，如金属、木材、水泥、塑料等；涂覆的目的，如装饰、保护、赋予某种功能等。根据材质和涂覆的目的，选择合适的树脂、颜料和助剂等，得到价格合适的、性能能满足要求的、具有市场竞争力的产品。对于室内用建筑涂料，必须考虑挥发性有机物和单体含量是否满足要求。所以我们就从水性涂料的稳定性、水性涂料的交联和固化、颜填料的体积浓度、最低成膜温度、水性涂料的流变性能和水性涂料中的挥发性有机物含量等因素出发，论述比较重要的影响水性涂料性能的因素，引出水性涂料配方设计中应该考虑的一些重要因素[6]。
（1）水性涂料的稳定性
对于任何一个要达到稳定状态的体系来说，体系的表面自由能趋向于减小，即ΔG＜0。表面自由能的变化与界面张力和体系面积的变化之间的关系为：
ΔG=γSLΔA (2. 1)
式中，γSL为液体介质和粒子之间的界面张力，N/m。
当分散体系中的粒子被分隔开，体系的总表面积增加，即ΔA＞0，导致体系的表面自由能ΔG的增加，该过程不能自动进行，因此分散的过程需要借助外力的作用。对于分散的体系，当出现絮凝和聚沉现象时，体系的总表面积减小，即ΔA＜0，导致体系的ΔG也减小，因此絮凝和沉聚过程是可以自发进行的。当ΔG=0时体系达到平衡。对于均匀分散体系的ΔA＞0，因此要使体系趋于平衡，由公式（2.1）可知，可以通过减小γSL来降低ΔG。减小γSL的方式是在分散体系中加入表面活性剂，但不能减小到γSL=0的程度，那么分散体系中的ΔG＞0，因此分散体系属于不稳定状态体系。
简言之，在常温下，如果体系不太稳定，那么分散体系中的粒子趋向于絮凝或聚沉而变得粗糙些。粒子分散得越细，体系的稳定性越差，除非该体系受到一个具有足够高能垒的保护，该能垒通常由双电层或空间保护层形成。这是制备稳定的分散体系和乳液的基本要求和应采取的措施。由上所述可知，稳定分散体系的“稳定”不是热力学意义上的稳定，而是从实际意义上指一段时间内体系的特性而言的。
（2）交联和固化
水溶性树脂基本上是线性结构的，直接干燥后的涂膜的性能，如耐水性、耐溶剂性、耐化学品性、渗透性等性能较差，与溶剂型涂料存在差距，因此其应用受到一定限制。水溶性树脂必须通过交联与固化以提高涂膜的综合性能。交联的方式可分为自交联和外加交联剂交联两类。
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