塗膜(mó)的基料(liào)主要是高分子材料,在水的存在下,常常(cháng)會(huì)發生色變、軟化、附著(zhe)失(shī)效、起泡甚至塗膜破裂,所以(yǐ)塗膜的耐水性是塗膜的一項重要性能。
塗膜的耐水性不好,具(jù)體會有哪些表現呢?
色變
樹脂或顏色在水的作用下生成發色基團。
軟化
水增塗膜的溶(róng)脹與塑化作,導致強度和硬度降低。
附著失效(xiào)
水分子取代了塗膜與底材之間的界麵作用(包括部分氫鍵或者易水解的(de)化學鍵),導致附著力大大降低。
起泡
由於塗膜軟化和(hé)附著失效,塗膜中的水揮發將塗膜頂起。
塗膜受水的影響主(zhǔ)要包含兩個方麵
(1)塗膜吸水性強,易回(huí)潮(cháo)(或者幹燥慢,不容易完(wán)全幹燥)的情(qíng)況;
(2)塗膜易與(yǔ)水發生能劣化塗膜性能的各種物理和化學(xué)作用的情況(如(rú)含有易水(shuǐ)解的酯(zhǐ)鍵或(huò)醚(mí)鍵)。
塗膜吸(xī)水機理
(1)化學親和
塗膜(mó)中(zhōng)親水基團通過陽離子配位或氫鍵作用使得水分子吸附在(zài)極性基團表麵,從而使得物質表現為一定的吸水性(xìng)。(塗料成(chéng)膜後一(yī)般以化學吸附為主)
(2)毛細作用
常見於多孔物質的吸水現象(xiàng),是一種物理吸附,當然物質本身對水要有一定的親水性,如矽藻土,如塗膜幹燥(zào)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。當然在塗膜內聚能較大時,具有部分抵消(xiāo)這種滲透(tòu)壓(yā)力的傾向。
怎樣提高塗膜的耐(nài)水性
1.提高(gāo)塗(tú)膜耐(nài)水性的途徑
(1)選(xuǎn)擇耐水(shuǐ)性好的樹脂和固化劑
耐水性好的(de)樹脂分(fèn)散液有以下指標
較高的羥(qiǎng)值;
盡量低的酸值;
較(jiào)高的玻璃化(huà)溫度(少含柔性鏈的醇)
較高的分子(zǐ)量、較窄的分子量分布;
盡量少的極性單體;
帶脲環(huán)胺類(lèi)等能(néng)增強濕附著力的(de)單體;
合適的成鹽(yán)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(shì)成膜後依然殘留在塗膜中(zhōng)的聚醚鏈(liàn)段對使得塗膜的耐水(shuǐ)性大大(dà)降低;可以選擇磺酸鹽(yán)改性的HDI,用氨水做成鹽劑,塗膜幹燥後(hòu),氨水揮發,少量的磺酸基團對耐水性的降低遠(yuǎn)遠小於聚(jù)醚改性的 HDI。
2.選擇疏水性好的顏(yán)填料
有明顯(xiǎn)親水溶脹的矽酸鹽填料要慎用,如蒙脫土、高嶺土;
另外蒙脫土中的金屬離子對分散液的穩定性有破壞作用,非要用的話(huà)最好可以(yǐ)用可(kě)揮發胺改性。
對(duì)於滑石粉、沉(chén)澱硫酸鋇類的填料,選擇進行疏水處(chù)理的較好;
對於有機色漿一定(dìng)要注(zhù)意其化學結構,帶(dài)電性以及使用的表麵活性劑;
塗膜疏水性還可以通過添加(jiā)納米材料獲得,特別是納米(mǐ)矽氧化合物。
3.減少配方中“親水結構(gòu)”的(de)含(hán)量
減少親水基團較多的助劑(jì)的使用;
在此強調一下助溶劑(或者大家所叫的(de)成膜助劑),沸點太高,揮發太慢的醇醚類物質在塗膜水完全幹燥後,還會(huì)長時間殘留在(zài)塗膜中,降低塗膜(mó)的耐水性。
4.增加塗膜的(de)交聯密度和固化程度
選擇羥值高的樹脂(zhī)分散體、適當的催化劑、保證塗膜固化後具有較高的交聯密度;
適當增加固化劑的量能(néng)增強塗膜的耐水性(NCO/-OH比例為 1.5-2.0 耐水性最好),當然過多的固化劑會過剩,反而使得耐水性降低。
高的交聯密度(dù)首先得要保證交聯程度的反應完全(quán),不然過高的(de)羥基意(yì)味著沒有來得及反應的羥基也會(huì)增多;
另外過高的(de)交聯密度會劣化衝擊(jī),彎曲等性能。所以樹脂最(zuì)好的交聯狀態是適當的交聯密度,盡可(kě)能完全(quán)的反應程度
5.降低塗膜表麵張力
利用 F 取(qǔ)代烷基或矽氧烷類流平劑降(jiàng)低塗膜表(biǎo)麵張力,使得塗膜具有一定的疏水性。
6.初(chū)期(qī)耐水和(hé)長期耐水
水性(xìng)塗料幹燥慢,實(shí)幹之(zhī)後的(de)很長時間裏,依然會(huì)有一定量的水殘留在塗抹中,這些水(shuǐ)分子在完全幹燥(zào)之前存在劣化塗(tú)膜性能的(de)傾向,需要塗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(rán)前期耐水性與施工工藝(yì)也緊密有關。
塗膜在完全幹燥(zào)後(塗膜中水含量極低),的長期使用過程中,由(yóu)於“親水結構(gòu)”的存在,存在吸水回潮的傾向,所以還要保(bǎo)證塗膜的“長期耐水”。