水性工业漆
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2.5.5 聚合物分子的扩散

聚合物乳液在水分刚挥发完全,粒子完成形变压实以后,粒子间的空隙率非常低,这时的聚合物乳液膜是完全透明的,但是这时的膜是没有强度的。只有在相邻的粒子中的聚合物链节相互扩散到对方的聚合物链中,形成分子间的缠绕,这时聚合物膜才有强度。这也就是乳液膜在放置一段时间以后,或经过热处理后,它的机械强度才能表现出来,聚合物链的扩散受到很多因素的影响。

分子量是影响扩散的重要因素,聚合链的扩散系数与分子量成反比,DcmM-2。也就是内交联很强的聚合物乳液的粒子中的高分子链不容易扩散,完成压实致密化的过程中就不容易实现,在溶剂其他条件的帮助下才能完成了压实过程,变成透明完整的膜,但是粒子中聚合物的扩散也是很困难的,聚合物膜的最终机械强度也是有限的。

乳液粒子内部的聚合的扩散,与聚合物之间相溶性有关,也就是聚合物的极性相似才能有较好的扩散。如果在疏水的聚合物粒子的表面有一层极性的膜,这个膜可以是乳化剂,也可以是保护胶体,这层分子膜阻碍粒子内部聚合物的扩散速度。

温度的升高可以让聚合物链节运动发生显著的变化,升高温度可以大大缩短膜机械强度建立的时间。

在聚合物乳液的成膜过程,Tg高于常温的聚合物膜强度建立是必须要加入成膜助剂的,否则就不能形成有强度的乳液膜。对于Tg低于常温的聚合物乳液,成膜助剂同样也能加快强度建立的速度。

成膜助剂的使用要考虑成膜助剂的挥发速度和水溶解性,挥发快的成膜助剂有利于膜的干燥和硬度的实现,但是在环境温度较低时,不利于膜的强度建立。