年产5000吨水性涂料车间工艺设计(13)
乳液是聚合物粒子在水中的分散体，即聚合物被包裹在分隔的乳胶颗粒中，颗粒的外层除了水之外，还有表面活性剂和盐等非挥发性物质。对于热塑性乳液，其成膜过程可分为三个重叠过程；水和水溶性溶剂的蒸发导致乳液粒子的密集层；粒子发生形变导致或多或少的融合，此时膜的机械强度较差；聚合物分子相互扩散、凝结，跨越粒子边界并缠绕，聚合物链跨越边界起到了缝合界面的作用，使膜的机械强度增强。而对于热固性乳液，其成膜过程还与官能团间的反应速度有关[8]。涂膜的性能取决于聚合物分子的扩散速度和官能团间的反应速度的大小。当反应速度比扩散速度大很多时，反应仅发生在乳胶粒子内，形成的膜的性能与有预交联乳液的膜的性能相当，快速的反应使聚合物凝结，限制了聚合物分子的扩散，粒子间的融合很少，使粒子边界的结合力较弱；当扩散速度比反应速度大很多时，通过扩散会使粒子边界消失，后续的反应可得到紧密的网状的交联膜，当膜的内聚力过大时，会导致膜断裂。因此需要控制聚合物中交联官能团的数量，以获得合适的交联密度。
乳液发生足够的聚结形成连续膜的最低温度成为最低成膜温度（MFFT或MFT）。当温度低于最低成膜温度时，水分挥发后，乳液粒仍然为分散的颗粒，不能融为一体形成连续的膜，此时的涂膜出现粉化、龟裂或白垩化。对于普通乳液，MFT与聚合物的玻璃化温度Tg有关，一般来说，温度低于Tg，乳液不会发生聚结，但可在配方中添加挥发性增塑剂（成膜助剂）降低其Tg和MFT，该助剂会促进乳胶粒子变形而聚结。不同的成膜助剂其效率相差很大，广泛使用的成膜助剂是Texanol。水也起增塑的作用，对亲水性聚合物Tg的降低较大。表面活性剂能增加吸水性，所以也能起增塑剂的作用。另外，粒子的结构域成膜性能有关，由于粒子表面材料的Tg最为重要，因此在设计核壳结构的乳液，其壳层具有更低的Tg，有利于在更低的温度下成膜。要比较好地解决性能与成膜间的矛盾，是使用低Tg的热固性乳液，在室温下不需成膜助剂成膜，干燥过程的交联能提高膜的性能。
研究表明，对于热固性乳液，通过选择合适的催化剂和固化温度，可以有效地控制扩散速度和反应速度，使膜的性能得到改善。
余下还有些影响因素例如水性涂料的流变性能、润湿现象的我就不一一列举。
2.5 涂料配方原理
实际生产中，颜料在涂料中的含量极大地影响其性能，其用量可以用吸油量估计：在100g颜料中，将亚麻油逐滴加入，并随时用刮刀混合，研磨，至最后可使全部颜料黏结在一起成球，若继续加入，则体系变稀，此时，所用油量为该颜料的吸油量（OA）：
(2.4)
式中表明，达到吸油量时，意着颜料表面吸满了油，颗粒间隙充满了油，此时若继续加入，则自然黏度便下降。
颜料体积浓度是指涂料中颜料盒填料的体积与配方中所有非挥发组分（包括合成树脂乳液中的固体成分、颜料和填料等）的总体积之比，即：
要使涂料具有良好的光泽度、遮盖力、透过性和强度等性能，必须使颜料的含量达到干漆膜的临界PVC（即CPVC）：
式中ρ为颜料的密度
93.5为亚麻油的密度
当PVC达到CPVC时，各种性能（包括漆膜密度、抗拉强度、附着力、孔隙率、渗透性、起泡性、着色力等）都有一个转折点。当PVC增加时，漆膜内颜料体积分子表面的平滑度下降，因此光泽度下降，遮盖力增加。当达到CPVC以后，若再增加，漆膜内就开始有空隙，此时，漆的透过性大大增加，因此，防腐性能明显下降，防污能力也变差。由于漆膜里有空气，增加了光的散射，遮盖力迅速增加，着色力增加；但和强度有关的性能却因漆膜内出现了空隙而明显下降。不同PVC的颜料充分利用于不同的表面上，故又采用PVC和CPVC比作为体积浓度Δ；
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