data-full-width-responsive="true"> 水性涂料 用水代替涂料中的挥发性有机溶剂从安全、成本、毒性以及环境污染各方面来看，都是非常重要的。水性涂料可以说是历史最早的涂料，如水彩颜料、刷墙粉等，其成膜物多为水溶性动植物胶、蛋清、酪素等，其中酪素来源于牛奶，可溶于稀碱，如氨水，当氨逸出后可得不溶于水的膜。现今上述的水性成膜物已不再用作涂料，但仍用于做保护胶。现在的水性涂料可分为两大类，一是乳胶（或乳液），一是水溶性树脂体系。但真正的水溶性树脂一般不作为涂料的主要成膜物，
它们只用于做保护胶和增稠剂等，如聚乙烯醇、聚丙烯酸钠等。涂料中用作成膜物的水溶性树脂实际是树脂聚集体在水中的分散体，也为一种胶体，但由于其分散微粒极细，分散体成透明状，而被除数误认为水溶液，因此在涂料中所用的水溶性树脂上应加引号，为避免误解可称为水可稀释性树脂。1、水可稀释性树脂与涂料在前面已介绍了各种水可稀释性树脂的制备方法，用水可稀释性树脂为成膜物的水性涂料大都是热固性的，可以用于喷漆、浸涂漆等一般涂料。水可稀释性涂料中最重要的一类为电泳漆（或称电沉积漆），它广泛用于工业涂料，特别是汽车漆的底漆。⑴水可稀释性树脂的一般制备方法及其特性从丙烯酸树脂、醇酸、聚酯、环氧树酯及聚氨酯的水可稀释性树脂的制备中可以总结出下述的一般路线：首先选择一种有机溶剂为共溶剂，所谓共溶剂是既可溶解树脂，又可与水混溶的溶剂，如二醇醚和丁醇，常用的二醇醚有2-丙二醇单丙醚、乙二醇单丁醚。在共溶剂中通过聚合或反应得到一定羧基（或氨基）的高浓度聚合物，一般酸值在4060，除了羧基以外，聚合物上还含有其它反应性基团用于成膜时的交联反应。向聚合物溶液中加入胺（或羧酸）将聚合物中和成盐，然后用水稀释便可得到水溶液树脂。制备涂料的过程如下，取出部分聚合物有机溶液，用胺（或酸）中和，加入颜料，分散助剂，通过沙磨机进行研磨，达到研磨要求后进行调稀，即加入水以降低粘度，即得水可稀释性涂料。在用水稀释有机溶液时，体系的粘度变化是异常的，如下图1曲线1所示。设聚合物有机溶液的粘度在图中的A点，用水稀释时，粘度较快地下降，继续稀释，粘度变化不大，接着粘度反而增加，直至一最高值，此时甚至可使搅拌发生困难，再加水，粘度迅速下降。将水加到溶液粘度为01Pas左右时，体积固含量一般在2030%。上述粘度变化是所谓水可稀释性聚合物的一般规律，它和聚合物溶液用有机溶剂稀释（下图1中的曲线2）以及典型的乳胶用水稀释的情况（下图1中的曲线3）是完全不同的，但曲线1在经粘度最高值以后的形状和曲线3类似。另外一个异常的现象是用胺中和聚合物时，所需量要比理论量低得多，若用理论量，甚至低于理论量的胺时，pH可超过7。对上述现象作了解释，认为这是水溶性聚合物水溶液为分散体而非真正溶液的一种证明。
他的解释简介如下：（1）加水时引起粘度下降，是由于水的加入，减少了离子对的缔合，使分子内疏水部分相互作用加强，形成比较紧密的构型，因之粘度下降。（2）当水量进一步增加时，溶剂的极性增加，分子间的非极性部分互相作用并聚集起来，形成另一相，此过程中粘度上升，聚合体类似如胶束，非极性部分朝里，外部是极性和离子基团。共溶剂部分进入聚集体。由于共溶剂的溶胀作用，此两相体系中的内相体积很大，因此粘度相当大。（3）当再加水时，粘度又迅速下降，此时聚集体不再像原来那样拥挤，内相体积份数下降，由于溶剂析出，聚集体也发生收缩而变小，此时粘度关系可用门尼公式表示。由于聚集体中有共溶剂的溶胀作用，它比无溶胀的硬球状乳胶，在相同浓度下有较高的粘度。很明显，（1），（2）阶段的粘度和分子量有关。另外，在曲线1的峰值附近，由于聚集体溶胀得很厉害，受剪切力作用时，很易变形，使门尼公式中的堆积因子变大，爱因斯坦因子变小，因而粘度下降，表现出剪切变稀的特点。但进一步稀释时，聚集粒子由于有机溶剂量变少粒子变硬，而且在溶液中相对量减小，体系接近于牛顿型液体。这一机构同样可以解释pH的异常现象，由于聚合物上的羧基大部分处于粒子表面，它们很容易与加入的胺反应，但总有一部分处于聚集体内部，胺是亲水性分子，很难进入粒子内部去中和内部羧基，这是为什么当用等当量或低于羧基当量的胺中和聚合物羧基时，pH可高于7。粘度变化的情况和聚合物中的组成有关，聚合物分子量太高时，粘度的峰值可以非常高，而且非常难以进一步搅拌稀释，因此分子量不宜太高，粘度变化和羧基含量有关，以丙烯酸丁脂和丙烯酸共聚物为例，当丙烯酸克分子含量达50%时，共聚物成为真正水溶性的，因而粘度曲线不再有异常出现，即无曲线1的峰值出现；当丙烯酸克分子含量为10%40%时，可出现峰值，但峰值的高度随丙烯酸含量的增加而下降，最后变成一个肩（上图2）；当羧基含量太低时将得不到稳定的分散体，最后分成两相。聚合物中羟基含量增加时，最低羧基含量可以下降，由于羟基是亲水的，可提高聚合物的水溶性。胺的选择非常重要，对于各种树脂，胺加得愈少，曲线（1）的峰值愈低，体系的粘度也会愈低，因而在固定应用粘度下会有较高的固含量。但是胺的量有一最低值，低于此值，体系变得不稳定，此最低值的量随分子结构不同而不同，一般有如下秩序：二甲氨基乙醇＜三乙胺＜三丙胺。通常都是使用羟基胺，但N-乙基吗啉（NEM）也是很有效的胺。选择合适的胺不仅对分散体系的稳定性很重要，而且也影响涂料的贮存稳定性与固化反应。一般水性涂料都用氨基树脂为固化剂，当用第一种类型的MF树脂（HMMM）时，使用一级、二级和三级胺都可以，但当用第二种类型的MF树脂时，一级胺和二级胺便不能使用，因为一级和二级胺可和甲醛反应，而甲醛可由第二类型MF树脂分解产生。当用二甲氨基乙醇为中和胺时，它的羟基可与树脂中的酯基发生酯交换反应，也可和氨基树脂发生反应，因而形成不挥发的胺，这可影响烘烤时交联反应的进行。如果用2-氨基-2-甲基丙醇（AMP），则由于不仅羟基可以反应，而且分子上的一级胺也可参与反应，因此相当于一个交联剂，比二甲氨基乙醇效果好。
