應用解讀-成膜助劑對聚合物分散體固化過程的影響

引言

涂料主要由顏料，粘結劑和溶劑組成，此外，還有多種添加劑用于調節和優化涂料具體的屬性，如干燥時間、流動行為、薄膜形成、紫外線穩定性、光澤度等。如今，水性聚合物分散體被廣泛用作粘結劑/溶劑體系，其中，丙烯酸酯就通常用作聚合物分散體(如用于丙烯酸涂層) 的成膜助劑，成膜助劑對涂料主成分Tg的影響可通過DSC測量快速測定。

實驗細節

向濃度為0.5%、1%、2%、3%和5%(質量百分比)的聚合物分散體中添加了成膜助劑。在室溫下攪拌混合物30分鐘，之后將其倒到玻璃盤上形成薄膜。然后，在室溫下對樣品干燥18小時，從薄膜上沖壓出直徑為5 mm的樣品，并使用梅特勒-托利多DSC 3，以10 K/min的加熱速率在40-μL的鋁坩堝中進行了測量。樣品在40?C下干燥1h，使用梅特勒-托利多HS82 顯微熱臺對裂紋的形成進行研究。

結果分析

通過顯微熱臺對使用(左)和不使用(右)3%成膜助劑(質量百分比) 的丙烯酸樹酯分散體樣品來研究成膜助劑對干燥后所產生薄膜質量的影響。圖1顯示了*干燥后兩個薄膜的圖像，不帶成膜助劑的樣品干燥后顯示了明顯的裂紋。干燥了包含至少3%或更多成膜助劑的樣品之后，形成的薄膜較為平整。帶有5%成膜助劑的丙烯酸樹酯分散體在干燥之后仍然具有輕微粘性。

圖2顯示了包含不同濃度成膜助劑的5種干燥后聚合物薄膜的DSC測試曲線。圖3將測量的聚合物薄膜玻璃化溫度的下降繪制成膜助劑濃度的函數。純聚合物分散體的玻璃化溫度約為35?C。包含5%成膜助劑的聚合物薄膜的玻璃化溫度會低大約13 ℃，但干燥后的薄膜仍然具有輕微粘性。隨著時間的推移，其粘性會越來越小，因為成膜助劑會慢慢蒸發，從而導致薄膜的玻璃化溫度升高。圖1顯示，3%的成膜助劑已經足以產生平整的非粘性薄膜，但濃度小于3%的成膜助劑體系形成的薄膜中會產生越來越多的裂紋。

結論

聚合物分散體中聚合物顆粒的玻璃化溫度在某些溫度范圍內對應于最小薄膜形成溫度。不同成膜助劑和成膜助劑濃度對聚合物分散體最小成膜溫度的影響可以通過使用DSC測量玻璃化溫度來進行研究。