塗膜的基料主要(yào)是高分子材料,在水的存在下,常(cháng)常會發生色變、軟化、附著失效、起泡甚至(zhì)塗膜破裂,所以塗膜(mó)的耐水性是塗膜的(de)一項重要性能。
塗膜的耐水性不好,具體會有哪些表現(xiàn)呢?
色變
樹脂或顏色在水(shuǐ)的作用下生成發色基團。
軟化
水增塗膜(mó)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(yǔ)底材之(zhī)間(jiān)的界麵作用(yòng)(包括部分氫鍵或者(zhě)易(yì)水解的化學鍵),導致附著力大大降低。
起泡
由於塗膜軟(ruǎn)化和附著失效,塗膜中的水揮發將塗膜頂起(qǐ)。
塗膜受水的影響主要包(bāo)含(hán)兩個方麵
(1)塗膜吸水性強,易回潮(或者(zhě)幹燥慢,不容易完(wán)全幹燥)的情(qíng)況;
(2)塗膜易與水發(fā)生能劣(liè)化塗膜性能(néng)的各(gè)種物理和化學作用的情況(如含有(yǒu)易水解的酯鍵(jiàn)或醚鍵)。
塗膜吸水機理
(1)化學親和
塗膜中親(qīn)水基團通過陽離子配位或氫鍵作用(yòng)使得水分子吸附在極性基(jī)團表(biǎo)麵(miàn),從而使得物質表現為一定(dìng)的吸水性。(塗料成膜後一般以化學吸附為主)
(2)毛細作用
常見於多孔物質的吸水現象,是一種物理吸附,當然物質本身對水要有一定(dìng)的親水性,如矽藻土,如塗膜幹(gàn)燥時沒有完全封閉的脫氣通道。
(3)滲透作用
如果塗膜中(zhōng)存在電解質,會產生滲透壓,使得塗膜外部的水有向內(nèi)部滲透的(de)傾向。當然在塗膜內聚(jù)能較大時,具有部分抵消這種滲透壓力的傾向。
怎樣提高塗膜的耐水性
1.提高塗膜耐水性(xìng)的途徑
(1)選擇耐水性好的樹脂和固化劑(jì)
耐水性(xìng)好的樹脂分散液有以下指標
較高的羥(qiǎng)值;
盡量低的酸(suān)值;
較高的玻璃化溫(wēn)度(少含柔性鏈的醇)
較高的分子量、較窄的(de)分子量分布;
盡量少的極性單體;
帶脲(niào)環胺(àn)類等能增強濕附著力的單體;
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(yǐ)前一般用聚醚鏈端改性,但是成膜後依然殘留在塗膜中(zhōng)的聚醚(mí)鏈(liàn)段對(duì)使得塗膜的耐水(shuǐ)性大大降低;可以(yǐ)選擇(zé)磺酸鹽改性的HDI,用氨水做成鹽劑,塗膜幹燥後,氨水揮發(fā),少量的磺酸基團(tuán)對耐(nài)水性的降低遠(yuǎn)遠小於聚醚改性的 HDI。
2.選擇疏(shū)水性好的顏填料
有明顯親(qīn)水溶脹的矽酸鹽填料要慎用,如蒙(méng)脫土、高嶺土;
另外蒙脫土中的金(jīn)屬離子對分散液的穩定性有(yǒu)破壞作用,非要用的話最好可以用可(kě)揮發胺改性。
對於滑(huá)石粉、沉澱硫(liú)酸鋇類的填料,選擇進行疏水處(chù)理的(de)較好;
對於有機色漿一定要注意(yì)其化學結構,帶電性以(yǐ)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(shì)納米(mǐ)矽氧化合(hé)物。
3.減少配方中“親水結構”的含量(liàng)
減少親水基團(tuán)較多的助劑的使用;
在此強調一下助溶劑(或(huò)者大家所叫的成膜助劑),沸點太(tài)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,降低塗膜的耐(nài)水性。
4.增加塗膜的交聯密度和固化程度
選擇羥值高的樹脂分散體、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(huà)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)然過多的固化劑會過剩,反而使得(dé)耐水性降低。
高的交聯密度首先得要保證交聯程(chéng)度的反應完全,不然過高的羥基意味著沒有來得及反應的羥基也會增多;
另外過高的(de)交聯密度會劣化衝擊,彎(wān)曲等性能。所以樹脂最好的交聯狀態是適當的交聯密度,盡可能完全的反應程度
5.降(jiàng)低塗膜(mó)表麵張力
利用 F 取代烷基或矽氧烷類流(liú)平劑降低塗膜表麵張力,使得塗膜(mó)具有一定的疏(shū)水性(xìng)。
6.初期(qī)耐水和(hé)長期耐水
水性塗料幹燥慢,實(shí)幹之後的很長時間裏(lǐ),依然會有(yǒu)一定量的水(shuǐ)殘(cán)留(liú)在(zài)塗抹中,這些水(shuǐ)分子在完全幹燥之前存在(zài)劣(liè)化塗膜性能的傾向(xiàng),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(qī)耐水性”,顯然前(qián)期耐水性與施工工藝也緊密有關。
塗膜在完全幹燥後(塗膜中(zhōng)水含量極低(dī)),的長期使用過程中,由於(yú)“親水結構”的(de)存在(zài),存在吸水回潮的傾向,所以還要保證塗膜的(de)“長期耐水”。