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水性木器漆基料在合成時使用相當(dāng)數(shù)量的表面活性劑,或采用親水性單體合成聚合物,從而導(dǎo)致成膜后的漆膜耐水性不良,使得漆膜變軟,硬度下降,強度變差,吸水率越高的漆膜強度損失越大,所以水性木器漆應(yīng)該是吸水率越小越好。
吸水率大小與漆膜浸水后是否泛白并無對應(yīng)關(guān)系,泛白現(xiàn)象是光線折射發(fā)生了改變所引起的,是存在于漆膜中的水分子與聚合物鏈段對光線共同作用的結(jié)果。有些吸水率高的漆膜浸水后明顯泛白。所以,僅從浸水后泛白性能不能判斷漆膜的親水性和耐水性高低。
大多數(shù)漆膜吸水泛白后,重新干燥可以恢復(fù)透明狀態(tài)。但是對于較厚的漆膜泛白恢復(fù)的過程可能很長,有時長達(dá)數(shù)周。也曾觀察到在室溫下,有的漆膜長期干燥不能回復(fù)透明狀態(tài)的現(xiàn)象,究其原因一是漆膜太厚,水分不能完全遷移出來;也可能漆膜浸水后引起聚合物的分子結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化,折光性能改變,這種變化是一個不可逆的過程,從而泛白不能恢復(fù)。
調(diào)整水性涂料的耐水性可以從三個方面考慮:
1) 水性樹脂,如水性聚氨酯、水性丙烯酸的聚合物結(jié)構(gòu)
乳液聚合時用的表面活性劑的都是兩親的,即一端有親油性,另一端有親水性。聚合完成后這些表面活性劑仍然存留在乳液中,成膜后殘留在漆膜內(nèi),遇水后親水基與水作用,促使水在漆膜中更多地滲透、擴散和遷移,增大了吸水率。為了克服表面活性劑的不利影響,現(xiàn)今已可采用無皂聚合法制備乳液,乳液聚合時合成的乳液耐水性有顯著提高。
不同乳液或水分散體吸水率有很大差別低的在10 %以下,高的可超過100 %,主要由聚合物的結(jié)構(gòu)決定。聚合物分子中的親水結(jié)構(gòu)及合成時所用的親水單體對漆膜的吸水率和耐水性有極大的影響。(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯酸羥乙酯,(甲基)丙烯酸羥丙酯、馬來酸酐、二羥甲基丙酸、而羥甲基丁酸等親水單體可以改善聚合物在水中的分散性,有利于乳液或水分散體的形成和穩(wěn)定,同時又帶來成膜后漆膜吸水率升高,耐水性下降等缺點。聚氨酯結(jié)構(gòu)中有聚乙二醇鏈段時吸水率會增大;而有聚酯結(jié)構(gòu)的聚氨酯水解降解的可能性大,耐水性會受影響。乳液合成時引入氟碳單體或有機硅化合物可提高漆膜的耐水性,并隨著氟碳和硅化合物用量的增多耐水性增加。
2) 通過添加外交聯(lián)劑交聯(lián)
交聯(lián)能顯著提高漆膜的耐水性。同一種漆通過添加外交聯(lián)劑交聯(lián)后,無論用的是異氰酸酯固化劑交聯(lián),氮丙啶交聯(lián),還是環(huán)氧化合物交聯(lián),雖然吸水率下降幅度有差別,但是通常都可降至15 %以下。親水改性的異氰酸酯固化劑中親水鏈段的親水性越強,交聯(lián)固化后的漆膜吸水率越高。耐水性好的乳液或水分散體本身吸水率就很低,交聯(lián)后吸水率下降幅度小。反之,親水性大的漆膜交聯(lián)后吸水率下降幅度大。
3) 通過物流里方法改善漆膜的耐水性
涂料配方中添加憎水性化合物可以改善漆膜的疏水性,減少或降低對漆膜的浸潤。蠟乳液和蠟粉是最常用額改善憎水性的添加劑,其中以PE蠟乳液效果最好。此外,某些疏水添加劑有更好的效果。可以產(chǎn)生類似荷葉效應(yīng)的結(jié)果。這種疏水效應(yīng)是由于疏水添加劑在漆膜表面有規(guī)則地聚集產(chǎn)生的,疏水劑的遷移會使荷葉效應(yīng)消失,因此加入疏水劑的漆膜經(jīng)多次擦洗后會失去憎水作用。