乳膠漆的成膜機理概述與分析中國油漆網訊/對于乳膠漆的成膜機理，有多種說法，還沒取得一致的結論，目前尚在形成發展之中。但是不斷深化對乳膠漆成膜機理的了解對乳膠漆的研究開發、生產和施工應用具有重要的意義。1乳膠漆的成膜過程［1］乳膠漆的成膜是一個從分散著聚合物顆粒和顏、填料顆粒相互聚結成為整體涂膜的過程。該過程大致分為三個階段：初期、中期和后期。1.1初期乳膠漆施工后，隨著水份逐漸揮發，原先以靜電斥力和空間位阻穩定作用而保持分散狀態的聚合物顆粒和顏、填料顆粒逐漸靠攏，但仍可自由運動。在該階段，水分的揮發與單純水的揮發相似，為恒速揮發。1.2中期隨著水份進一步揮發，聚合物顆粒和顏、填料顆粒表面的吸附層破壞，成為不可逆的相互接觸，達到緊密堆積，一般認為此時理論體積固含量為74%，即堆積常數是0.74。該階段水份揮發速率約為初期5%?10%。Hoy等［2］用重量法懸臂梁堆積測定儀測試后得出，均勻球形粒子優先堆積排列是隨機的密堆積（Bernal堆積），其堆積常數不是0.74，而是0.635;其最接近的平均粒子數不是12,而是8.5。大致可以把涂膜表干定義為中期的結束。這時涂膜水分含量約為2.7%［2］，粘度為103.3后期在縮水表面產生的力作用下，也有認為在毛細管力或表面張力等的作用下，如果溫度高于最低成膜溫度(MFT)，乳液聚合物顆粒變形，聚結成膜，同時聚合物界面分子鏈相互擴散、滲透、纏繞，使涂膜性能進一步提高，形成具有一定性能的連續膜。此階段水份主要是通過內部擴散至表面而揮發的，所以揮發速率很慢。另外，還有成膜助劑的揮發。在此階段初，成膜助劑的揮發，是揮發控制的。隨后，成膜助劑的揮發，是擴散控制的［4］。如圖1所示。乳膠漆的成膜條件乳膠漆成膜條件之一是水份揮發。水份不揮發，乳膠漆就不會成膜。而水份揮發的速率，就乳膠漆來說，與其所含的成膜助劑和助溶劑等有關；就其施工應用來說，不僅與周圍環境的溫度、相對濕度有關，而且與基層的溫度、含水率、吸水性有關。因此綜合平衡諸因素，使其有一個合適的水份揮發速率，以獲得優良的涂膜。不能太快，也不能太慢。乳膠漆成膜條件之二是施工時的環境溫度和基層溫度必須高于乳膠漆的最低成膜溫度。否則，盡管水份揮發，乳膠漆也不能成膜。-MFT)值大些有利于成膜。因為成膜需要乳膠粒子變形，分子鏈相互擴散苯丙乳液膜在成膜過程中Tg值的變化。和滲透，以致相互纏繞，達到聚結的。而這些都要求乳膠漆體系中有大于2.5%自由體積。這里所謂的乳膠漆體系，是指乳膠漆中所有組分的混合體。否則乳膠粒處于玻璃態而無法變形，乳膠分子鏈段和自由體積處于凍結狀態而不能擴散。Hill等［5］用陽電子湮滅壽命光譜儀和原子力顯微鏡，研究了乳膠膜結硬和成膜過程中自由體積的分布。從而得出，當溫度低于Tg時，由于沒有明顯的相互擴散，結硬的乳膠膜是脆的。另外，乳膠漆的最低成膜溫度是指乳膠漆形成不開裂的，連續涂膜的最低溫度。它不同于乳膠漆用乳液(包含成膜助劑)的最低成膜溫度。一般來說，由于顏、填料等影響，乳膠漆的最低成膜溫度高于其所用乳液的最低成膜溫度，盡管表面活性劑也有一定的降低乳液最低成膜溫度的作用。2000年11月初，上海市房地產科學研究院對“迎APEC會議”用外墻涂料質量進行了控制檢驗，這次檢驗的外墻涂料中，有液聚合物粒子變形而成膜。31%的涂料最低成膜溫度高于5°C，所以在5°。時，巴頓［8］和Brown［9］認為，固體顆粒間的水溶液盡管水分揮發，但不能形成連續膜。有29%的涂產生毛細管力，盡管該毛細管力絕對值不大，但其料，雖然在5C時能成膜，但環境溫度和最低成膜相對于乳膠漆粒子的重量來說，是很大的。正是該溫度差值(T-MFT)太小，所成涂膜質量達不到毛細管力，促使乳膠漆粒子聚結成膜。GB/T9755的要求。這是因為隨著乳膠漆成膜過Eckersley等認為［10］，僅毛細管力不足以驅使程的進行，水、成膜助劑和二醇類溶劑的揮發，乳成膜，是界面張力和毛細管力一起，促使乳膠粒子膠漆系統的Tg或最低成膜溫度會逐步升高。圖1成膜。是含成膜助劑的苯丙乳液膜在成膜過程中Tg值的Visschers認為［11］，縮水表面產生的力是驅動乳變化。當乳膠漆的最低成膜溫度升高至環境溫度膠漆成膜的主要動力。他根據乳膠漆粒子半徑時，成膜過程就無法進行。當然，GB/T9755要求養護條件是23C，RH50%。但有時實際施工溫度是遠遠低于23C，這對乳膠漆的成膜是有影響的。可見，所成涂膜質量與施工時的環境溫度、基層溫度和最低成膜溫度差(T-MFT)有關。(T-MFT)值大些有利于成膜。圖1含成膜助劑的苯丙乳液膜在成膜過程中Tg值的變化。試驗條件:23C，25%RH，膜厚3811gm,風速40213m/h。成膜條件:DPM、DPnP、苯甲醇、KP-140乳膠漆表干在2h以內，是比較快的。然而，完全成膜的時間是比較長的，大約需要四周以上的時間。在相同條件下，軟的聚合物粒子成膜比硬的聚合物粒子慢［6］。在整個成膜過程中，盡管隨著溶劑的揮發，乳膠漆的最低成膜溫度會逐步升高，但在整個成膜過程中，都應保持（T-MFT）值大于零，這樣，才能形成好涂膜。3乳膠漆的成膜驅動力關于乳膠漆的成膜驅動力，目前還沒有統一的看法。Dillion等認為，是聚合物的表面張力驅動乳液聚合物粒子變形而成膜。巴頓［8］和Brown［9］認為，固體顆粒間的水溶液產生毛細管力，盡管該毛細管力絕對值不大，但其相對于乳膠漆粒子的重量來說，是很大的。正是該毛細管力，促使乳膠漆粒子聚結成膜。Eckersley等認為［10］,僅毛細管力不足以驅使成膜，是界面張力和毛細管力一起，促使乳膠粒子成膜。Visschers認為［11］,縮水表面產生的力是驅動乳膠漆成膜的主要動力。他根據乳膠漆粒子半徑rp=250nm，哈梅克（Hamaker）常數A=1105x10［-20］J，表面電位V=-20mv，鹽值（saltlevel）S=1mM，水表面張力y=70mN/m,接觸角0=00,聚合物模量E=107N/m2,計算得乳膠膜干燥時，各作用力的