水性工业涂料本质特性分析！

2022-11-18 173

水性工业涂料本质特性

水的基本特性

不燃，无毒，无污染经济性，资源可持续 0℃结冰、100℃沸腾极性强，溶解和分散离子物质溶解少量氧气和其他气体中性、酸性或碱性环境多功能性高化学反应性，水解和腐蚀生物必需性。

水的本质

两种元素，三个原子；四个杂化轨道来自于氧2s,2px, 2py和2pz原子轨道，从氧核向外指向四面体的角；不对称的电荷分布，成为极性分子（α=114°29′，β= 104° 27′）；分子间氢键，氢核与邻近水分子的孤对负电荷相互作用，产生一个能量约为分子O- H键十分之一的氢键。

水溶液结构

液态水是一种高度组织化的物质。液态水中分子的详细排列是不确定的。基于六角形的冰结构，每个水分子都与四个相邻的水分子相连接。由冰的结构衍生而来，一些额外的分子占据间隙空间与氢键网络中的分子交换，水分子的相邻分子平均数量从冰的4个增加到液体冰点的4.4个。水密度比冰大。水具有已知最高的介电常数之一，在25°C时为78。介质介电常数越高，分离相反电荷所需的能量越低，使水成为离子物质的有效溶剂的因素之一。

有机树脂水性化原理

水性化技术原理：聚合物分子被亲水性物质包覆/化学接枝亲水性基团，（或中和后）可用水稀释。

外乳化：在水相加入乳化剂（离子型or非离子型）形成胶束，通过乳液聚合而成乳胶；或加入亲水性物质，通过相反转乳化而得。通常称为乳液。

自乳化：在聚合物分子上接枝亲水性基团（-COOH,-CH2-CH2-O-,-NH2等），（或中和后）可用水稀释。通常称为分散体。

水性树脂宏观形态

宏观形态（乳状液、微透明分散液、透明溶液）

大多数水溶性树脂，不是真正溶于水（除聚乙烯醇、纤维素、聚丙烯酸），而是在有机溶剂的胺盐溶液经水稀释后，形成相对稳定的聚合物胶体分散溶液。

水性树脂微观形态

非均相体系：乳胶粒子、聚合物聚集体微粒

游离亲水性物质、中和剂、助溶剂等

水性树脂稀释粘度变化—水性分散体、水性树脂

水性树脂稀释过程存在粘度峰

水性分散体不存在粘度峰，相比于树脂溶液，粘度变化大

水性树脂稀释粘度变化—水性树脂

水性树脂粘度还与分子量、助溶剂极性和量有关。

水性树脂中溶剂的分布

溶剂不均匀分布于水相和聚合物相；影响体系粘度、微粒聚集成膜、水分挥发和稳定

水性工业涂料干燥过程

水与有机溶剂挥发强的相互作用偏离拉乌尔定律相对湿度影响水分挥发，对溶剂影响小会有共沸效应水的热容和汽化热异常大（沸点，醋酸丁酯（126℃）挥发比正丁醇（118℃）快）湿阶段混合溶剂挥发速度受控于蒸气压、表面温度、相对湿度、空气速度、和表面积与体积比等因素影响。与漆膜厚度是一次方关系。干阶段混合溶剂挥发速度决定于溶剂分子扩散速度。与漆膜厚度是二次方关系。