應(yīng)用解讀-成膜助劑對(duì)聚合物分散體固化過(guò)程的影響

引言

涂料主要由顏料，粘結(jié)劑和溶劑組成，此外，還有多種添加劑用于調(diào)節(jié)和優(yōu)化涂料具體的屬性，如干燥時(shí)間、流動(dòng)行為、薄膜形成、紫外線(xiàn)穩(wěn)定性、光澤度等。如今，水性聚合物分散體被廣泛用作粘結(jié)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(duì)涂料主成分Tg的影響可通過(guò)DSC測(cè)量快速測(cè)定。

實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)

向濃度為0.5%、1%、2%、3%和5%(質(zhì)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(pán)上形成薄膜。然后，在室溫下對(duì)樣品干燥18小時(shí)，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(jìn)行了測(cè)量。樣品在40?C下干燥1h，使用梅特勒-托利多HS82 顯微熱臺(tái)對(duì)裂紋的形成進(jìn)行研究。

結(jié)果分析

通過(guò)顯微熱臺(tái)對(duì)使用(左)和不使用(右)3%成膜助劑(質(zhì)量百分比) 的丙烯酸樹(shù)酯分散體樣品來(lái)研究成膜助劑對(duì)干燥后所產(chǎn)生薄膜質(zhì)量的影響。圖1顯示了*干燥后兩個(gè)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(shù)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(cè)試曲線(xiàn)。圖3將測(cè)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(shù)。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(huì)低大約13 ℃，但干燥后的薄膜仍然具有輕微粘性。隨著時(shí)間的推移，其粘性會(huì)越來(lái)越小，因?yàn)槌赡ぶ鷦?huì)慢慢蒸發(fā)，從而導(dǎo)致薄膜的玻璃化溫度升高。圖1顯示，3%的成膜助劑已經(jīng)足以產(chǎn)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(huì)產(chǎn)生越來(lái)越多的裂紋。

結(jié)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(nèi)對(duì)應(yīng)于最小薄膜形成溫度。不同成膜助劑和成膜助劑濃度對(duì)聚合物分散體最小成膜溫度的影響可以通過(guò)使用DSC測(cè)量玻璃化溫度來(lái)進(jìn)行研究。