塗膜的基料主(zhǔ)要是高分子材料,在(zài)水的存在下,常常會發生色變、軟化、附著失效、起泡(pào)甚至塗膜破裂(liè),所以塗膜(mó)的耐(nài)水性(xìng)是塗膜的一項重要性能。
塗膜的耐水性不好,具體會有哪些表(biǎo)現呢?
色變
樹脂或顏色在水的作(zuò)用下(xià)生成發色基(jī)團(tuán)。
軟化
水增塗膜的溶脹與塑化作,導致強度和硬度降低。
附著失效
水分子取代了塗膜與底材之間的界(jiè)麵作用(包括部分氫鍵或者易水(shuǐ)解的化學鍵),導致附著力大大降低。
起泡
由於塗膜軟化(huà)和附著失(shī)效,塗膜(mó)中的水揮發將塗膜頂起(qǐ)。
塗膜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,不容易完全幹燥)的情況;
(2)塗膜易(yì)與水發(fā)生能劣化塗(tú)膜性能的各種物理和化學作用的(de)情況(如含有(yǒu)易水(shuǐ)解的酯鍵或醚鍵)。
塗膜吸水機理
(1)化學親和
塗膜中親水基團(tuán)通過陽(yáng)離子配位或氫鍵作用使得水分子吸附(fù)在極性基團表麵,從而使得物質表現為一定的吸水性。(塗料成膜後一般以化學吸附為主)
(2)毛細(xì)作用
常見於多(duō)孔物質的吸水現象,是一種物理吸附,當然物質本身對水要(yào)有一定的親水性,如矽藻土,如塗膜幹燥時沒有完(wán)全封閉的脫氣通道。
(3)滲透作用
如果塗膜中存在電解質,會產生滲透壓,使得塗膜外部的水有向內部滲透的傾向(xiàng)。當然在塗膜內聚能較大(dà)時,具有部分抵消這種滲透壓力的傾向。
怎樣提高塗膜的耐(nài)水性
1.提高塗膜耐水性(xìng)的途徑
(1)選擇耐水(shuǐ)性好的樹脂和固化劑
耐水性好的樹(shù)脂分散液有以下指標
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)
較高的分子量、較窄的分子量分布;
盡量少的極性單體;
帶脲環胺類等能增強濕(shī)附著力的單體;
合適的成鹽助(zhù)劑。
(2)對於異氰酸酯固化劑(jì)
HDI脂肪族異氰酸酯三聚(jù)體最為常用,以前一般用聚醚鏈端改性,但是成膜後依然殘(cán)留在塗膜中的聚醚鏈段對使(shǐ)得塗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,塗膜幹燥後(hòu),氨水揮發(fā),少(shǎo)量的磺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(róng)脹的矽酸鹽填料要慎用,如蒙脫土、高嶺土;
另外(wài)蒙脫土中(zhōng)的金屬離子對分散液的穩(wěn)定性(xìng)有破壞作用,非要用的話最好可以用可揮發胺改性。
對於滑石粉、沉澱硫酸(suān)鋇類的填(tián)料,選擇進行疏水處理的較好;
對於有機色漿一定要注意其化學結構,帶電性以及使用的表麵活性劑;
塗膜疏水性還可(kě)以通過添加納米材料獲得,特別是納米(mǐ)矽(guī)氧化合物。
3.減少配方中“親水結構”的含量
減少親水基團(tuán)較多的助劑的使(shǐ)用;
在此強(qiáng)調一下助溶劑(或者大家所叫的成膜(mó)助劑(jì)),沸點太高,揮發太慢的醇醚類物質在塗(tú)膜水完全幹燥後,還會長時間殘留在塗膜中,降低(dī)塗膜的(de)耐水性。
4.增加塗膜的交(jiāo)聯密度和(hé)固化程度
選擇羥值高的樹脂分(fèn)散(sàn)體、適當的(de)催化劑、保證塗膜固化後具有較高(gāo)的交聯密度;
適當增加固化劑的量能增強塗膜的耐水性(NCO/-OH比例為 1.5-2.0 耐水性最好),當(dāng)然過多(duō)的固(gù)化劑會(huì)過剩,反而使(shǐ)得(dé)耐(nài)水性降低(dī)。
高的交聯密度首先得要保證交聯程度的反應完全,不然過(guò)高的羥基意(yì)味著沒有來得(dé)及反應的羥(qiǎng)基也會增多;
另(lìng)外過高的交(jiāo)聯密度(dù)會劣化(huà)衝擊,彎曲等性能。所以樹脂最好的交聯狀態(tài)是適當的(de)交聯密度,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(píng)劑降低塗膜表麵張力(lì),使得塗膜具有一定的(de)疏水性。
6.初期耐水和長期耐水
水性塗料幹燥慢,實幹之後的很長(zhǎng)時間裏,依然會有一(yī)定量的(de)水殘留(liú)在塗抹中,這些水分子在完全(quán)幹燥之前存在劣化塗膜性能的傾向,需要塗膜在(zài)次階段有能力抵抗殘留水的破壞(huài)作用(yòng),在(zài)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(yǒu)關(guān)。
塗膜在完全幹(gàn)燥後(hòu)(塗膜中水(shuǐ)含量極低),的長期使用過程中,由於(yú)“親水結構”的存在(zài),存在吸水回潮的傾向,所以還要保證塗(tú)膜的“長期耐(nài)水”。