詳解涂料涂膜耐水性的表現(xiàn)、機(jī)理及影響因素
一、涂膜耐水性表現(xiàn)、機(jī)理及影響因素
涂膜的基料主要是高分子材料，在水的存在下，常常會(huì)發(fā)生色變、軟化、附著失效、起泡甚至涂膜破裂；所以涂膜的耐水性是涂膜使用性能中一項(xiàng)很重要的內(nèi)容。
色變；樹(shù)脂或顏色再水的作用下生成發(fā)色基團(tuán)；
軟化；水增涂膜的溶脹與塑化作用，導(dǎo)致強(qiáng)度和硬度降低；
附著失效；水分子取代了涂膜與底材之間的界面作用（包括部分氫鍵或者易水解的化學(xué)鍵），導(dǎo)致附著力大大降低；
起泡；由于涂膜軟化和附著失效，涂膜中的水揮發(fā)將涂膜頂起。
涂膜受水的影響主要包含兩個(gè)方面
1、涂膜吸水性強(qiáng)，易回潮（或者干燥慢，不容易完全干燥）的情況；
2、涂膜易與水發(fā)生能劣化涂膜性能的各種物理和化學(xué)作用的情況（如含有易水 解的酯鍵或醚鍵）。涂膜吸水具有普遍性，具體談一下涂膜吸水機(jī)理
化學(xué)親和
涂膜中親水基團(tuán)通過(guò)陽(yáng)離子配位或氫鍵作用使得水分子吸附在極性基團(tuán)表面，從而使得物質(zhì)表現(xiàn)為一定的吸水性。（涂料成膜后一般以化學(xué)吸附為主）
毛細(xì)作用
常見(jiàn)于多孔物質(zhì)的吸水現(xiàn)象，是一種物理吸附，當(dāng)然物質(zhì)本身對(duì)水要有一定的親水性，如硅藻土，如涂膜干燥時(shí)沒(méi)有完全封閉的脫氣通道。
滲透作用
如果涂膜中存在電解質(zhì)，會(huì)產(chǎn)生滲透壓，使得涂膜外部的水有向內(nèi)部滲透的傾向。當(dāng)然在涂膜內(nèi)聚能較大時(shí)，具有部分抵消這種滲透壓力的傾向。
二、提高涂膜耐性水的途徑
選擇耐水性好的樹(shù)脂和固化劑；
盡量降低顏填量或選擇疏水性好的粉料；
減少配方中“親水結(jié)構(gòu)”（親水基團(tuán)）的含量；
增加涂膜交聯(lián)密度和固化反應(yīng)完全程度；
降低涂膜的表面張力；
1、耐水性好的樹(shù)脂和固化劑
（1）耐水性好的樹(shù)脂分散液有以下指標(biāo)：
較高的羥值；
盡量低的酸值；
較高的玻璃化溫度（少含柔性鏈的醇）
盡量少的極性單體；
帶脲環(huán)胺類(lèi)等能增強(qiáng)濕附著力的單體；
合適的成鹽助劑；
（2）對(duì)于固化劑，使用異氰酸酯固化劑：
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，但是成膜后依然殘留在涂膜中的聚醚鏈段對(duì)使得涂膜的耐水性大大降低；可以選擇磺酸鹽改性的HDI，用氨水做成鹽劑，涂膜干燥后，氨水揮發(fā)，少量的磺酸基團(tuán)對(duì)耐水性的降低遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于聚醚改性的HDI。
2、盡量降低顏填量或選擇疏水性好的粉料
有明顯親水溶脹的硅酸鹽填料要慎用，如蒙脫土、高嶺土；另外蒙脫土中的金屬離子對(duì)分散液的穩(wěn)定性有破壞作用，非要用的話最好可以用可揮發(fā)胺改性。對(duì)于滑石粉、沉淀硫酸鋇類(lèi)的填料，選擇進(jìn)行疏水處理的較好；
對(duì)于有機(jī)色漿一定要注意其化學(xué)結(jié)構(gòu)，帶電性以及使用的表面活性劑；
涂膜疏水性還可以通過(guò)添加納米材料獲得，特別是納米硅氧化合物。
3、減少配方中“親水結(jié)構(gòu)”（親水基團(tuán)）的含量
水性涂料中常見(jiàn)的親水物質(zhì)見(jiàn)前面所述；在此強(qiáng)調(diào)一下助溶劑（或者大家所叫的成膜助劑），沸點(diǎn)太高，揮發(fā)太慢的醇醚類(lèi)物質(zhì)在涂膜水完全干燥后，還會(huì)長(zhǎng)時(shí)間殘留在涂膜中，降低涂膜的耐水性。
4、增加涂膜交聯(lián)密度和固化反應(yīng)完全程度
選擇羥值高的樹(shù)脂分散體、適當(dāng)?shù)拇呋瘎⒈ＷC涂膜固化后具有較高的交聯(lián)密度；有研究表明：適當(dāng)增加固化劑的量能增強(qiáng)涂膜的耐水性（NCO/-OH比例為1.5-2.0耐水性最好），當(dāng)然過(guò)多的固化劑會(huì)過(guò)剩，反而使得耐水性降低。高的交聯(lián)密度首先得要保證交聯(lián)程度的反應(yīng)完全，不然過(guò)高的羥基意味著沒(méi)有來(lái)得及反應(yīng)的羥基也會(huì)增多；另外過(guò)高的交聯(lián)密度會(huì)劣化沖擊，彎曲等性能。所以樹(shù)脂最好的交聯(lián)狀態(tài)是適當(dāng)?shù)慕宦?lián)密度，盡可能完全的反應(yīng)程度。
5、降低涂膜的表面張力
利用F取代烷基或硅氧烷類(lèi)流平劑降低涂膜表面張力，使得涂膜具有一定的疏水性。
6、前期耐水性與長(zhǎng)期耐水性的概念
水性涂料干燥慢，實(shí)干之后的很長(zhǎng)時(shí)間里，依然會(huì)有一定量的水殘留在涂抹中，這些水分子在完全干燥之前存在劣化涂膜性能的傾向，需要涂膜在次階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緊密有關(guān)。涂膜在完全干燥后（涂膜中水含量極低），的長(zhǎng)期使用過(guò)程中，由于“親水結(jié)構(gòu)”的存在，存在吸水回潮的傾向，所以還要保證涂膜的“長(zhǎng)期耐水性”。
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