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聚合物有三種狀態:玻璃態、彈性態、粘流態,相應有兩個轉變點溫度,Tg為聚合物玻璃化溫度,是聚合物從玻璃態轉化為彈性態溫度,Tf是聚合物從彈性態轉化為粘性流動態溫度,彈性乳液要求Tg~Tf有很寬的溫度范圍。
彈性涂料涂膜可以隨應力變化而延伸和回縮,并在被拉伸時有合適的模量和拉伸強度。彈性涂料的涂膜具有彈性是由彈性乳液聚合物的組成與結構決定的,高聚物在其玻璃化溫度以下時,處于玻璃態,變成堅硬的固體,沒有彈性。一般涂膜在使用溫度范圍內就是處于這種玻璃態,當高聚物在其玻璃化溫度以上、Tf以下時,處于橡膠態,此時所呈現的力學性能是高彈性。彈性乳膠漆就是基于高聚物的這一力學性能而制成的,這類聚合物的分子呈現高度卷曲,而分子間的力又較弱,在外力作用下易變形,除去外力后,形變消失,具有高彈性。
彈性涂料的組成關鍵是彈性乳液,它不同于普通乳液,其玻璃化溫度低(在0 ℃以下),低于其所使用的環境溫度,在所使用的環境溫度下為彈性體。
彈性涂料涂膜因為其彈性,涂膜使用環境溫度在其Tg~Tf范圍內,柔軟易沾污,且彈性與涂膜強度是一對矛盾,因此,彈性涂膜附著力、拉伸強度、耐沾污性以及涂膜的防水透氣性,是彈性涂料配方設計時要調整的,通常通過乳液的選擇,合理PVC來調節來均衡。彈性乳液的彈性來源與內外增塑劑有關,彈性乳液玻璃化溫度在0-40 ℃,其中不同增塑劑的使用對涂膜彈性的永久性和涂膜耐污能力是有區別的。下表是不同結構的彈性聚合物涂膜的優缺點。
增塑方式 |
優 點 |
缺 點 |
外增塑劑彈性涂膜 |
有極好的延伸性 |
易沾污,增塑劑外遷移,易為霉菌所侵蝕,只在狹小溫度范圍內,短時間內有延伸性 |
嵌段共聚合彈性涂膜 |
有好的延伸性,增塑劑不遷移,延伸時間長久 |
易耐污 |
內軟外硬核殼聚合彈性涂膜 |
有好的延伸性,增塑劑不遷移,延伸時間長久,耐污性好 |
附著力欠佳 |
內軟外硬半月型核殼結構彈性涂膜 |
增塑劑不遷移,延伸時間長久,耐污性好,附著力好 |
聚合控制困難 |
除乳液本身彈性外,涂料配方的PVC含量也是一項重要的影響因素。在一定的PVC范圍(PVC<CPVC),PVC越高,涂膜強度越高,彈性下降,耐污性提高,涂膜透氣性提高;反之PVC越低,涂膜彈性越好,強度下降,涂膜封閉性越好。為取得彈性、強度、耐污性以及水汽的透過性平衡,彈性乳膠漆配方實設計PVCC在20 %-35 %適宜。