1.2.1 按基料的胶体分散体性质分类[2]
作为水性工业涂料的基料俗称黏合料或黏结剂,又称成膜物质。按成膜物质在水中的相对稳定状态可分为水稀释涂料和水分散涂料两大类,经常遇到的电泳漆是属于水稀释涂料,而乳胶漆则属于水分散涂料,真溶液的水性涂料耐水性较差作为水性工业漆没什么价值。
水性涂料按基料的类型分类是一种比较科学的分类方法,因为涂料的构成是一个复杂的胶体分散系统,而水性涂料基料的本身也是一个胶体分散系统,所以水性涂料是一个更为复杂的双重胶体分散系统。对于这样一个极其复杂的系统,从涂料基料性能入手进而研究涂料有关颜料、填料及助剂对性能,特别是稳定性的影响,对于新产品的开发、生产和质量的控制无疑是重要的。成膜物质在水中的相对稳定状态,分为“真溶液”、胶体溶液、分散液和乳状液等几种。它们在水性涂料调制过程中的作用、对涂料性能的影响以及自身的某些性质,分别如表1-1所示[2]。
表1-1 水性涂料体系的典型性质
① 现称相对分子质量,下面简称为分子量。
为了更清楚地说明颗粒尺寸与生产过程的关系,如图1-1所示。
图1-1 颗粒尺寸与生产过程的关系
以水溶性树脂或水分散型树脂包括合成聚合物乳状液为基料的涂料均称水性涂料,因而水性涂料也常称为水基涂料,按黏结料的胶体分散体性质,水性涂料可分为水溶性涂料、水稀释性涂料及乳胶漆及三类。
(1)水溶性涂料 由于树脂是真正溶解在水中,在分子链上需要有足够的亲水基团,如聚乙烯醇水溶液,他们即使交联成膜也对水十分敏感,调制的涂料涂膜性能极差,对制备水性工业漆方面没什么价值。
(2)水稀释性涂料 由胶体溶液和水凝胶调制涂料,胶体溶液和水凝胶的合成过程也像水溶性树脂一样,首先进行本体聚合或缩合聚合,用适量的溶剂稀释后,通过成盐并在一定量的醚键及某些亲水基团的配合下分散到水中。此类分散液都是要在聚合之后进行乳化即二次分散。这类乳液在外观上和聚合物乳液并没有太大的区别,往往也称作乳液,目前这类乳液大致有六类:醇酸树脂乳液;环氧树脂乳液;聚氨酯乳液;水稀释聚酯乳液;硅树脂乳液;沥青乳液。为获得更高性能树脂,往往需要其相互之间或与其他类型单体,如丙烯酸、丙烯酸酯、苯乙烯以及某些功能单体等进行改性,以便获得调制高性能水性工业漆的基料。习惯上往往简称为水性聚氨酯、水性环氧和水性醇酸等,用其作为基料调制涂料往往称作水性聚氨酯涂料、水性环氧涂料和水性醇酸涂料。本书将在第4章、第5章及第6章分别对上述三类树脂及涂料进行阐述。
(3)乳胶漆 由单体分散于水中形成乳液,进一步通过乳液聚合将其单体转变为固体树脂粒子分散水中形成乳胶(latex),用乳胶制备的涂料称为乳胶漆[3]。即在水介质中的聚合物粒子的聚合物分散体(polymer dispersion),俗称聚合物乳液。用乳胶制备的涂料称乳胶漆,也可称为乳液涂料[4]。乳胶漆是最重要的水性涂料,是一个庞大水性涂料产品体系,目前已广泛用于建筑内墙及外墙、屋面防水、地坪等建筑涂装。随着乳液聚合技术进步,新方法、新工艺不断出现,如不同单体的共聚乳液聚合、核/壳乳液聚合、种子乳液聚合、反相乳液聚合、无皂乳液聚合、细乳液聚合、微乳液聚合等,其所得的各种高性能聚合物乳液,将是水性工业漆重要基料,用以调制不同涂装领域的水性工业漆。作为乳胶漆基料聚合物乳液的合成的理论基础、成膜原理、生产工艺以及具体产品制造技术将在第2章深入叙述,具体生产技术将在第3章叙述。
生产工艺以及具体产品制造技术将液态树脂如环氧树脂、醇酸树脂或干性油,通过乳化剂的帮助或合成具有自乳化结构的树脂,通过机械力分散于水中形成的乳液,该乳液往往成为后乳化乳液,胶粒尺寸一般比较大,所制备的涂料可确切地称为乳液涂料,构成这种乳液中的树脂一般分子量不高,往往需要通过交联才能形成可用的漆膜。该类树脂分散液将是重要的调制水性工业漆基料。