乳膠塗料的原料匹配對塗料性能有何影響？
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1.乳膠塗料的基本組成是什麼?各組分在配方中起什麼作用?
乳膠塗料的組成比溶劑型塗料要複雜得多，所用原材料高達十餘種。但作為基本成分，可以分為基料、顏料和填料、助劑及水四大部分。
（1）基料（展色劑）
①揮發性成分
a.水乳液聚合物的分散介質。
b.成膜助劑成膜性的改進、塗膜緻密性的改進、塗膜光澤的改進等。
②不揮發性成分
a.聚合物成膜物質（基料）。
b.增塑劑*調節聚合物的柔韌性。
c.改性劑*塗膜緻密性及光澤的改進。
（2）顏料、填料
①著色顏料塗膜的著色。
②體質顏料也稱填料，用於塗裝性能的調整、塗膜性能的改進及調整，降低成本。
（3）添加劑（助劑）
①分散劑顏料的分散及防止再凝聚。
②潤濕劑顏料潤濕性的改進。
③消泡劑製造和塗裝時消泡。
④防腐劑防止儲存中發生腐敗。
⑤防霉劑防止塗膜長霉。
⑥增稠劑調節塗料稠度和塗裝作業性。
⑦防凍劑*改進凍融穩定性。
③防鏽劑*防止塗裝金屬面(如鐵釘頭)生鏽。
註：帶有*號的成分根據需要加入。
2.乳膠塗料的原料匹配對塗料性能有何影響?
乳膠塗料的性能概括起來可分為塗膜性能、施工性能及儲存性能。其中各自包含著許多具體內容。如塗膜性能有初期及長期之分：初期性能包括附著性、遮蓋力、光澤、耐水、耐鹼、耐洗刷等；長期性能包括保光保色性、耐候性等。施工性能有刷塗性、流平性、流掛性等。
乳膠塗料的組成成分與塗料性能有直接關係。
組成乳膠塗料的基料及顏料與基料的配比均與塗料性能有密切的關係。特別是基料中的主要成分乳液與塗膜的全性能有關。
顏料與塗膜性能也有多方面的關係。關係的大小是由顏料與基料的配比所決定的。
顏料有著色顏料與體質顏料。著色顏料主要關係到塗膜性能，它與塗膜的遮蓋力、著色均勻性、保色性及耐粉化性有密切關係；體質顏料主要關係到塗料施工性，與塗膜的光澤有較密切的關係。
與上述成分相比，助劑雖然只在較窄的範圍內與塗料的性能發生關係，而且用量不大，但只要各種助劑匹配得當，就能顯著提高塗料的施工性能及塗膜性能。
3.乳膠塗料的成膜過程與傳統的溶劑型塗料相同嗎?
乳膠塗料的成膜過程與傳統的溶劑型塗料不同。在溶劑型塗料中，聚合物分子被溶劑所包圍和增塑，分子之間被溶劑分開，當溶劑揮發後，聚合物分子就展佈於底材上形成完整的塗膜。
在乳膠塗料中，聚合物以球形顆粒分散於水中，每個顆粒由不同數量的聚合物分子所組成。它是一個非均相體系，當水蒸發後球形顆粒必須經過一系列物理化學過程才能形成完整的塗膜。
4.乳膠塗料的成膜機理是什麼?
聚合物乳液的成膜過程大致可分為顆粒的堆積、顆粒的融結及顆粒的擴散三個過程。
（1)顆粒的堆積當展佈於底材上的乳膠塗層乾燥時，由於水的蒸發，乳膠顆粒相互接近從而達到最緊密堆積或准最密積狀態。此時顆粒之間的空隙則由乳化劑（包括保護膠）、水溶性鹽以及水分子填充於其間，故此過程稱之為顆粒的堆積。
（2）顆粒的融結當乾燥繼續進行時，覆蓋於顆粒表面的吸附層被破壞，暴露的聚合物顆粒表面之間直接接觸，顆粒發生變形和融結而成連續性薄膜。此過程稱為融結過程。
（3)顆粒的擴散在顆粒融結的同時，顆粒之間的空隙或融結顆粒的水溶性物質、成膜助劑等將使聚合物溶解或向聚合物擴散，聚合物表面的鏈端分子也相互滲透或擴散，從而使薄膜進一步均勻
化。此過程稱為顆粒的擴散過程。因此，聚合物乳液成膜的推動力有聚合物顆粒-水之間的表面張力Fs、聚合物顆粒之間的毛細管壓力F。、聚合物顆粒之間的范德華力Fv、聚合物鏈端的擴散力Ft。阻礙聚合物乳液成膜的阻力有水合層阻力F。及雙電層排斥力Fe。只有當Fs+F。+F:+F>F。+Fe時，聚合物顆粒發生變形、融結才能形成連續塗膜。對乳膠塗料成膜機理的了解，不僅在理論上而且在生產實踐中都具有很大的意義。
5.什麼是乳膠塗料的顏/基比?
在乳膠塗料中，基料與顏料是重要的組成部分，在顏料和基料已經確定的情況下，塗膜的結構和物理性能基本上取決於二者之比。
所謂顏/基比是指顏料分（即顏料和填料）的質量分數對固體基料（樹脂，不揮發分)質量分數的比值，通常用P/B來表示。選擇恰當的P/B，對確定塗料的原始配方是非常重要的。
6.顏/基比在設計塗料配方時起什麼作用?
顏/基比（P/B)是設計塗料配方時的重要參數之一。
在研究塗料中顏料和基料間的質量關係時，只需簡單的數字運算，在配方的最初設計階段是非常實用的。在實際應用中，按塗料的P/B來進行內用乳膠塗料、外用乳膠塗料的分類是可行的。通常外用型的P/B為（2.0~4.0）：1.0，較為適宜的是3.0:1.0。而內用乳膠塗料P/B在（4.0~7.0）：1.0範圍內。如為有光乳膠塗料，特別是高光乳膠塗料P/B往往要小於1.0。
通過P/B可以大概推知塗料的某些性能。P/B高的配方，其性能不適於戶外使用，因為外牆塗料要求有良好的耐久性及耐候性，而較少的基料不能在大量顏料、填料粒子周圍形成連續塗膜。運用P/B的概念，可以初步設計出各種類型乳膠塗料的配方。
7.什麼是顏料體積濃度?
在進行乳膠塗料配方設計時，往往是以質量分數表示。然而構成乳膠塗料的樹脂、顏料和填料及其他固體添加劑，它們的密度差異很大，因此它們在整個塗膜中的體積分數顯著不同。而在確定塗料干膜性能時，體積分數比質量分數更為重要。特別是對不同配方的塗料進行性能比較試驗時，其體積分數的重要性更為突出。
顏料體積濃度是塗膜中顏料和填料的體積在塗膜總體積中所佔的比例（%），以PVC來表示。
8.什麼是臨界顏料體積濃度?
臨界顏料體積濃度是指基料聚合物正好覆蓋顏料粒子表面並充滿顏料粒子堆積空間時的顏料體積濃度，通常CPVC（criticalpigment volume concentration)表示。
9.顏料體積濃度、臨界顏料體積濃度在設計塗料配方時起什麼作用？
在對具有不同組成的塗料進行對比試驗時，只用顏/基比（P/B）很難說明問題。通過顏料體積濃度（PVC)對試驗數據的解釋更為科學。因為塗料的許多物理性能與其組成變化有一非常明確的對應關係。在低PVC配製塗料時，顏料粒子分散在基料聚合物的連續相里，形成所謂「海-島」結構。但隨著顏料的增加，PVC超過某一極限值時，基料聚合物就不能將顏料粒子間的空隙完全充滿，這些未被填充的空隙就潛藏在塗膜中，因而以該PVC的極限值為界限，塗膜的物理性質開始急劇下降。所以，高性能塗料或外用塗料配方的PVC一般不應超過CPVC，否則塗膜許多物性將受到不利影響。反之，一般性能或內用塗料配方的PVC可超過臨界顏料體積濃度（CPVC)。外用塗料的PVC一般為30%~55%，內用塗料的PVC可更大些，一般為45%~70%。為了節省資源和降低成本，高PVC乳膠塗料的研究已成為發展建築塗料的重要內容之一，故應引起對高PVC塗料的乳液產品的注意。
了解P/B、PVC的概念並在實踐中靈活運用，對設計出科學、合理的乳膠塗料配方是至關重要的。
10.乳液聚合物的硬度對塗膜性能有什麼影響?
一般來說，聚合物乳液是共聚體，以能形成剛性聚合物的單體（硬單體）和形成柔韌聚合物的單體（軟單體）搭配在一起共聚而得。乳膠塗料中使用的典型硬單體、軟單體如下。
①硬單體如苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、氯乙烯、丙烯腈、乙酸乙烯等。
②軟單體如丙烯酸高級烷基酯、順丁烯二酸和反丁烯二酸的高級烷基酯、高級乙烯基酯、乙烯、丁二烯等。
柔性乳液聚合物對於成膜性、初期光澤和伸長性等塗膜性能有利，但單體的選擇、考慮的方面很多，例如粘結力、顏料結合力、保色性和耐候性等不僅僅是由硬度一個方面支配，故單體的選擇必須綜合考慮。
硬性乳液聚合物對塗膜的耐污染性、耐劃傷性和保光性有利，但塗膜的耐洗刷性和經濟性也是選擇單體時要同時考慮的。
要選擇適當硬度的乳液聚合物來保證最終塗膜的耐鹼性、耐水性及各種性能。
11.乳液在使用中應注意什麼問題?
乳液是乳膠塗料的基料，在熱力學上處於准穩定狀態，很多外界因素都可能引起穩定體系的破壞。因此在使用乳液配製塗料時應注意以下幾方面的影響因素。
（1）存放期聚合物的使用期限因不同體系而異，一般來講至少為半年。乳液在較長期放置過程中，由於本身的分解而變質，會使乳液的分散狀態和膠體性質發生變化。另外，乳液顆粒表面上吸附的表面活性劑在存放過程中會滲透到聚合物顆粒內部而產生增溶作用，因此表面活性劑在顆粒表面上的吸附濃度降低，從而降低乳液穩定性。再加上乳液顆粒之間由於布朗運動而產生的碰撞，都有可能導致乳液凝聚而破乳。因此在使用中要注意乳液的存放期。超過存放期使用時，要先進行小試，根據試驗結果決定能否使用。
（2）電解質影響在聚合物乳液中，加入電解質（Na+、
Ca2+等離子的鹽類）能中和乳膠粒子表面上的界面電荷，從而降低表面電位，擴散雙電層壓縮，結果使粒子很容易凝聚在一起。電解質離子越多，影響越大，要注意避免混入此類物質。
（3）氣候影響乳液在存放及運輸過程中，均應注意保溫防凍，冬天不宜放在室外，夏季也應避免曝晒。乳液中的水在0℃以下會結冰，體積膨脹，冰晶會使聚合物粒子受到巨大的壓力，從而促使粒子間彼此融合，導致破乳。一般溫度越低、凍結越深，破壞速度越快。乳液的存放溫度最好在5~30℃。
12.對塗料用乳液的玻璃化轉變溫度及最低成膜溫度有何要求?
由於乳膠塗料的特殊成膜機理，塗膜是通過粒子的堆積、融結及擴散而形成的。因此乳膠塗料成膜充分與否，將直接影響塗膜性能。如果成膜不充分，將會引起對基材的附著力下降，塗膜龜裂，塗膜的光澤、耐水性、耐久性均下降等弊病。如果乳液聚合物的單體選用適量軟單體，則可以克服上述缺點，但塗膜過於柔軟，又會帶來易污染及易劃傷等弊病。乳膠塗料中常用的乳液大多為熱塑性的，其聚合物的Tg大都在10~25℃之間，這不能滿足建築塗料施工季節的需要。為了克服上述缺點，一般要求乳液能在5~10℃環境下成膜。為使乳膠塗料既能在較低氣溫下融結成膜，而又不使塗膜過於柔軟，需要加入一種成膜助劑，在成膜時起增塑劑作用，幫助成膜，成膜後逐漸揮發，使塗膜的力學性能和硬度恢復到原來水平。工，要提高成膜助劑用量才能保證塗膜的形成。但應注意的是，成膜助劑用量並非越大越好，用量過大時，造成水相和溶劑相互不混溶的體系，便會產生絮凝。反而會使成膜性下降，易產生塗膜龜裂、發烏等弊病。
成膜助劑的加入方式應特別引起注意，不要一次性將成膜助劑全部加入，這樣會造成成膜助劑濃度過高產生絮凝。一般是在配製基料時加入，在加入時應避免加入高濃度的成膜助劑，而是應在攪拌條件下緩慢加入乳液中。在加入之前乳液必須中和至pH值在7.0以上，否則易產生凝聚物。成膜助劑加完後，應繼續攪拌一段時間，使之均勻分散。總之，正確地使用成膜助劑，才能保證乳膠塗料的質量。
13.常用於乳膠塗料中的成膜助劑有什麼特點？
Texanol是廣泛用於乳膠塗料中的一種醇酯成膜助劑，其學名為2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇單異丁酸酯，簡稱22413異丁酯或醇酯-12，其分子結構為：
作為成膜助劑，Texanol有如下優點。
（1）高效與大多數其他成膜助劑相比，它有較高的效率，因而用量少。
（2）多功能與乳膠體系有較寬的適用範圍，只用一種產品即能滿足使用多種成膜助劑的需要。
（3）低的凍結點易於低溫運輸及儲存，凍點為一50℃。
（4）改善塗膜性能當用於乳膠塗料中時，有助於改善塗膜性能，如成膜性、耐候性、展色性、耐擦洗性等均有較大的提高。
（5）環保型對人體健康無不利影響。
Texanol的用量通常為乳液固體含量的3%~10%，由於其在水中不溶解，因而宜採用預混合或預乳化的方法添加。
作為成膜助劑可以選用中沸點至高沸點的溶劑，如醇醚、醇酯、二醇類等。
由於乳液聚合物的種類不同，故必須根據添加效果及成本選用成膜助劑，除此之外還必須考慮其環保性能，因為有些品種對人體健康不利。在實際應用中，往往搭配使用兩種或多種成膜助劑。
14.選用成膜助劑時應符合哪些要求?
成膜助劑品種很多，選用適合各類乳液的成膜助劑時應注意符合下列要求：
①成膜助劑應能明顯地降低乳液聚合物的MFT，並與聚合物之間有很好的相容性，有助於光澤的提高；
②成膜助劑應具有中沸點至高沸點，並應有一定的揮發速率，其揮發速率至少應低於水，這樣在成膜前成膜助劑能保留在乳膠塗料中，在成膜後逐漸揮發掉；
③成膜助劑應微溶於水或具有一定的水溶性，易為乳液粒子所吸附並能很好地聚結；
④成膜助劑應對人體健康無不利影響，最好使用環保型的
品種。
15.如何正確使用成膜助劑?為什麼有時會出現絮凝現象?
使用成膜助劑時，首先應注意與乳液的配伍性。苯丙乳液、純丙乳液、硅丙乳液所用成膜助劑不完全相同，乳液生產廠家一般都有相應的配套助劑。如果生產廠未有配套助劑，則必須通過試驗來確定相應的助劑品種。
成膜助劑的用量對使用效果也是很重要的，用於外牆塗料的苯丙乳液成膜助劑用量通常為8%~10%（指對乳液的總量）。根據氣溫的變化可進行適當調整，如在夏季溫度高時，可酌情少加，但不可不加。在冬季溫度低時，特別是在接近初冬不宜施工的季節施工，要提高成膜助劑用量才能保證塗膜的形成。但應注意的是，成膜助劑用量並非越大越好，用量過大時，造成水相和溶劑相互不混溶的體系，便會產生絮凝。反而會使成膜性下降，易產生塗膜龜
裂、發烏等弊病。成膜助劑的加入方式應特別引起注意，不要一次性將成膜助劑全部加入，這樣會造成成膜助劑濃度過高產生絮凝。一般是在配製基料時加入，在加入時應避免加入高濃度的成膜助劑，而是應在攪拌條件下緩慢加入乳液中。在加入之前乳液必須中和至pH值在7.0以上，否則易產生凝聚物。成膜助劑加完後，應繼續攪拌一段
時間，使之均勻分散。總之，正確地使用成膜助劑，才能保證乳膠塗料的質量。
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