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有關(guān)臨時(shí)增塑劑的介紹

放大字體  縮小字體 發(fā)布日期:2011-04-19   來源:全球塑膠網(wǎng)   瀏覽次數(shù):514  分享到: 分享到騰訊微博
由于聚合物乳液的特殊性,成膜過程與樹脂溶于溶劑中的一般涂料有本質(zhì)的不同,與水溶性涂料也不同。因?yàn)槿橐菏怯删酆衔镱w粒球組成,而不是獨(dú)立的聚合物分子,所以干燥成膜必須涉及到這些較大的顆粒之間的融合。

由于聚合物乳液的特殊性,成膜過程與樹脂溶于溶劑中的一般涂料有本質(zhì)的不同,與水溶性涂料也不同。因?yàn)槿橐菏怯删酆衔镱w粒球組成,而不是獨(dú)立的聚合物分子,所以干燥成膜必須涉及到這些較大的顆粒之間的融合。這一過程可以劃分成幾個(gè)步驟:開始由于水分的蒸發(fā),涂料的整體體積縮,聚合物顆粒之間彼此接近。為了達(dá)到顆粒之間的直接接觸,必須首先克服顆粒之間的靜電排斥力,這種靜電排斥力是原先維持分散液穩(wěn)定的力。顆粒相互接觸之后,成膜所需的顆粒之間的排列、變形以致相互融合還是沒有有效進(jìn)行,只有當(dāng)顆粒之間的毛細(xì)管力和表面張力大于顆粒的變形阻力時(shí)才會(huì)有效進(jìn)行。

下面的步驟可以用聚合物玻璃化溫度Tg很好地描述,Tg又與涂料的另一個(gè)重要指標(biāo)MFFT(最低成膜溫度)有密切關(guān)系。分散液顆粒只有在聚合物的Tg之上時(shí),確切地說是在MFFT之上時(shí)才能形成涂膜。所以人們不得不根據(jù)成型溫度Tp來按圖索驥,找相應(yīng)的單體進(jìn)行合成,或者加入外增塑劑,使得Tp≥MFFT

由于這一限制,既要低玻璃化溫度又要保證一定的硬度,所以許多應(yīng)用的需要都不能滿足。在體系中加入所謂的成膜助劑和凝聚劑,使這一理論得以被突破。這類物質(zhì)也可以叫做臨時(shí)增塑劑,它可以使聚合物顆粒軟化,而在成膜之后又會(huì)從涂膜中揮發(fā)掉。這樣我們就可以使用Tg>Tp的硬聚合物在室溫下成膜,并得到硬的涂膜。

一種產(chǎn)品要作為成膜助劑使用,必須滿足一定的要求。首先這種作為臨時(shí)增塑劑使用的產(chǎn)品必須有足夠的化學(xué)穩(wěn)定性,例如,不會(huì)在堿性配方中皂化。其次,氣味要小,在室內(nèi)使用的涂料都有這樣的要求。再有就是要求成膜助劑要與這些敏感的聚合物分散液相容,加入后不會(huì)出現(xiàn)不穩(wěn)定的現(xiàn)象。這種不穩(wěn)定現(xiàn)象可以從粘度的大幅提高觀察到,或者出現(xiàn)最嚴(yán)重的情況就是發(fā)生凝膠同樣的原因,進(jìn)行操作時(shí)也要十分小心,防止發(fā)生局部的振動(dòng)反應(yīng)(凝膠)。一般最終產(chǎn)品制備好以后,還要放置一段時(shí)間,以使成膜助劑達(dá)到分布平衡。另外還要求這種臨時(shí)增塑劑對(duì)聚合物有盡可能好的增塑效果,以減少其加入量。在揮發(fā)性方面,要求成膜助劑在成膜過程中留在涂膜中起到增塑作用,而一旦成膜完成,成膜助劑就立刻揮發(fā)掉。如果成膜助劑長(zhǎng)時(shí)間留在涂膜中,就會(huì)導(dǎo)致發(fā)粘、結(jié)塊和污染。所以我們可以想到,理想的成膜助劑是不存在的,我們必須尋找一種最佳的折中方案,用多種產(chǎn)品結(jié)合使用。

一種三相模型能夠很好地描述成膜助劑的性質(zhì)。這一模型是從這一事實(shí)出發(fā),就是作為成膜助劑使用的這種物質(zhì),在體系中的水、顆粒內(nèi)部和顆粒殼這三相中的分布存在一定關(guān)系。存在于顆粒殼中肯定效果是最好的,因?yàn)槌赡ぞ褪窃谶@里進(jìn)行的。如果成膜助劑水溶性特別好,那么它就主要分布在水中,增塑效果自然不大。如果成膜助劑更多地分布在聚合物顆粒內(nèi)部,對(duì)成膜的影響也一般。另外,可以采用這種操作方法:就是使用水溶性小的成膜助劑,而操作時(shí)是在水相中。這樣成膜助劑就會(huì)慢慢由水中進(jìn)入聚合物顆粒。但這樣操作也存在問題,因?yàn)槌赡ぶ鷦┦且砸旱涡问酱嬖谟谒嘀械模绻胖玫臅r(shí)間不夠就會(huì)造成涂膜混濁。解決的辦法之一是在聚合反應(yīng)時(shí)加入臨時(shí)增塑劑(溶入單體)。

要知道一種產(chǎn)品是否適合用作成膜助劑,必須知道它在分散液中的分布、它對(duì)聚合物的增塑效果和它的揮發(fā)速率。這種評(píng)價(jià)對(duì)于不同的分散液是不同的,對(duì)于不同的應(yīng)用也不同,所以并不存在通用的成膜助劑。

由于同樣原因,如今作為凝聚劑使用的也有很多種產(chǎn)品。表中列出了各種類型的成膜助劑,以及它們?cè)诜稚⒁褐械姆植?圖它們的成膜效果和應(yīng)用性能(如乳液涂料的耐擦洗性)。應(yīng)該明白這只是一種粗略的分類方法,但還是表達(dá)了許多重要的信息。從表中我們可以看出,芳香族和脂肪族烴類主要分布在顆粒內(nèi)部,成膜效果一般;而酯和酮主要分布在殼中,所以效果最好。醚醇不是有效的成膜助劑,但可以控制水基涂料的間隔時(shí)間。對(duì)于水溶性好的產(chǎn)品,應(yīng)用于吸收性基底時(shí)就有產(chǎn)生分離的危險(xiǎn),溶解的組分就對(duì)成膜起不到什么作用。對(duì)于像金屬這樣非吸收性基底,性質(zhì)就不同;不管水溶性如何都能幫助成膜。另外要注意的是加入高水溶性產(chǎn)品還會(huì)影響到以下性能:干燥性能、流變性能、凍-融穩(wěn)定性等。這樣的物質(zhì)可以認(rèn)為是兼有成膜助劑和共溶劑兩方面的作用。

綜上所述,成膜助劑的選擇沒有固定的規(guī)則,而只有一些考慮問題的基本點(diǎn)。配方中要選擇的是最適合于其所用的粘接劑、最適用于這個(gè)配方和最適合于這種應(yīng)用的成膜助劑。

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