塗(tú)膜的基料主要是高分子材料,在水的存在下,常常會發生色(sè)變、軟化、附著失效、起泡(pào)甚(shèn)至塗膜破裂,所以塗膜的耐水性是塗膜的一項重要性能。
塗膜的耐水(shuǐ)性不好,具(jù)體(tǐ)會有哪些表現呢?
色變
樹脂或顏色在水的作用下(xià)生成發色基團。
軟化(huà)
水增塗膜的(de)溶脹(zhàng)與塑化作,導致(zhì)強度和硬度降低。
附著失效
水分子取代了塗膜與底材之間的界麵作用(包括部分氫(qīng)鍵或者易水解(jiě)的化學鍵),導致附著力大大降(jiàng)低。
起泡(pào)
由於塗膜軟化和附著失(shī)效,塗膜中的水揮發將塗(tú)膜頂起。
塗膜(mó)受水的影響主要包含兩個方麵
(1)塗膜吸水性強,易回潮(或者幹燥慢,不容易完全幹(gàn)燥)的情況(kuàng);
(2)塗膜易與水發生能劣(liè)化塗膜性能的各種物理和化(huà)學作用的情況(如含(hán)有易水解的酯鍵或醚鍵)。
塗膜吸水機理
(1)化(huà)學親和
塗膜中親水基團通過陽離子配位或氫(qīng)鍵作用使得水分子吸附在極性基(jī)團表麵,從而使得物質表現為一定的(de)吸水性。(塗料成膜後一般以化學(xué)吸附為主)
(2)毛細作用
常見於(yú)多孔物質的吸水現象(xiàng),是一種物理吸(xī)附,當然物質(zhì)本(běn)身對水要有一定的親水(shuǐ)性,如矽藻土,如塗膜幹燥時沒有完全封閉的脫氣通道。
(3)滲透作用
如果塗膜中存在電解(jiě)質,會產生滲透(tòu)壓(yā),使得(dé)塗膜外(wài)部的水有向(xiàng)內部滲透的傾向。當然在塗膜內聚能較大時,具有部分抵消這種(zhǒng)滲透壓力的傾向。
怎樣提高塗膜的耐水性
1.提高(gāo)塗膜耐水性的(de)途徑
(1)選擇耐水性好的(de)樹脂和固化劑
耐水性好的樹脂分散液有以下指標
較高的羥值;
盡量低的酸(suān)值;
較高的玻璃化(huà)溫度(少含柔性鏈的醇(chún))
較高的分子量、較窄的(de)分子量分布;
盡量少的極性單體(tǐ);
帶脲環胺類等能增強濕附著力的單體;
合適的成鹽助劑。
(2)對於異氰酸酯固化劑
HDI脂肪族異氰酸酯三聚體最為常用,以前一般用聚醚鏈端改性,但是成膜後依然殘留在塗膜中的聚醚鏈段對使得塗膜的(de)耐水性大大降低;可以選擇磺酸鹽改性的HDI,用(yòng)氨水做成鹽劑(jì),塗膜幹燥後,氨水揮發,少量(liàng)的磺(huáng)酸基團對耐水性的降低遠遠小於聚醚改性的 HDI。
2.選擇疏水(shuǐ)性好的顏填料
有明顯親水溶脹的矽(guī)酸鹽填料要慎用,如蒙(méng)脫土、高(gāo)嶺土;
另外蒙脫土中的金屬離子對分散(sàn)液的穩定性有破壞作用,非要用的話最好可以用可揮發胺改性。
對(duì)於滑石粉、沉澱硫酸鋇類的填料,選擇進行疏水處理的較好;
對於有機色漿一定(dìng)要注意(yì)其化學結構,帶電性以及使用的表麵活性劑;
塗膜疏(shū)水性還可以通過添加納米材料(liào)獲得,特別是納米矽氧化合物。
3.減少配(pèi)方中“親水結構”的含量
減少親水基團較多的助劑的使用;
在此強(qiáng)調一下助溶劑(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(zài)塗膜水完全幹燥後,還會長時間殘留在塗膜中,降低塗膜的耐水性。
4.增加塗(tú)膜的交聯(lián)密度和固化程(chéng)度
選擇羥值高的樹脂分散體、適當的催化劑、保證(zhèng)塗膜固化後具有較高的交聯(lián)密度;
適當(dāng)增加(jiā)固化劑的量能增強塗(tú)膜的耐水性(NCO/-OH比例為 1.5-2.0 耐水性最好),當然(rán)過多的固化劑會過剩,反而使得(dé)耐水性降低。
高的交聯密度首先得(dé)要保證交(jiāo)聯程度的反應(yīng)完全,不然(rán)過高的羥基意味著沒有來得及反應的羥基也會增多;
另外過高的交(jiāo)聯密度會(huì)劣化衝擊,彎曲等性能(néng)。所(suǒ)以樹脂最好的交聯狀態是適當的交(jiāo)聯密度,盡可能完全的反應程度
5.降低塗膜表麵張力
利用 F 取代烷基或矽氧烷類流平劑降低塗膜表麵張力,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(shí)幹之後的很(hěn)長時間裏,依然會(huì)有一定量的水殘留在塗抹中,這些水分子在完(wán)全(quán)幹燥之前存在劣化塗膜性能的傾向,需要塗膜在次階段有能力(lì)抵抗(kàng)殘留水的破壞作用,在此定義(yì)為“前期耐水(shuǐ)性”,顯然前(qián)期耐水性與(yǔ)施工工藝也緊密有關。
塗膜在完全幹燥後(塗(tú)膜中水含量極低(dī)),的長期(qī)使用過程中,由於“親水結構”的(de)存在,存在吸水回潮(cháo)的傾向,所以還要保證塗(tú)膜的“長期耐水”。