影响水性涂料干燥速度的原因原来是它！

　　快干是最常听到的客户对水性涂料的要求。由于其分子结构【gòu】的独【dú】特性，即【jí】分子【zǐ】间极强的氢键【jiàn】作用，特性与绝大部分有机溶剂有【yǒu】着明显的区别。在水性涂料领域，这【zhè】个特【tè】性集中体现【xiàn】在，由于水的蒸发热高【gāo】，水的蒸发【fā】速度要比常见【jiàn】的涂料溶【róng】剂【jì】慢十几倍甚至几十【shí】倍。而且，由于空气中水蒸汽的【de】含量【liàng】显【xiǎn】著，并【bìng】随季节【jiē】变化大，水的蒸【zhēng】发速【sù】度随之发生变化。最【zuì】严重时，如【rú】果【guǒ】空气相对【duì】湿度达到100%时，水的蒸发会停止，而非水溶剂【jì】则不受【shòu】此因素影响。

　　虽然，水性涂料面临以上所【suǒ】述技术挑【tiāo】战，但由【yóu】于其【qí】环保特【tè】性，必然会成为【wéi】涂料【liào】领【lǐng】域重要的一【yī】员。随【suí】着过去十几年水性涂料工作者的不【bú】懈【xiè】努力，水性涂料技【jì】术日趋成【chéng】熟。以下就影响水性涂料干燥速度的主要因【yīn】素，及配方时【shí】可采取【qǔ】的相应【yīng】措施进行讨论。

　　1.树脂的选择：像【xiàng】所有涂料一样【yàng】，水性涂料的【de】性能在很大程度上是由配方中选【xuǎn】用的树脂决定的。绝【jué】大多数水性成【chéng】膜树脂为【wéi】乳液体系，该体系的【de】成膜机理【lǐ】与【yǔ】溶剂【jì】型【xíng】涂料【liào】不【bú】同。溶剂型树【shù】脂与溶剂形【xíng】成单相【xiàng】体系，随着溶剂的【de】蒸【zhēng】发，体系粘度增大，直至成为固体，从体【tǐ】系的机械性【xìng】能来【lái】讲，是一个【gè】连续的过程。而水性【xìng】乳液则是一【yī】个【gè】双相【xiàng】体系，随着水【shuǐ】的蒸【zhēng】发，体系粘度起始时变化【huà】不大【dà】，但【dàn】当【dāng】乳液颗粒的体积占总系统体积达到一临界【jiè】值时，系统突然从业态【tài】变为【wéi】固态，是一个不连续【xù】的过【guò】程【chéng】，这【zhè】一临界点是水性涂【tú】料【liào】表干【gàn】的开始，因此水性涂料的表干时间要比某些溶剂【jì】型涂料还要短。从表【biǎo】干到漆膜性能的全部体现，取决于系统中残留水分的蒸发速【sù】度，乳液颗粒中高分子的相互渗透，及体系中其它有机小分子的挥发速度。为了实现【xiàn】系【xì】统【tǒng】的优化，制作水性漆配方时，应从以下几个方面【miàn】对树【shù】脂进行选【xuǎn】择：

　　a.固含量：通常，乳液的固含量越高【gāo】，其距【jù】离表干临界值就越近，干燥速度【dù】就越快。然而固含【hán】量过高，也会【huì】带来一【yī】系列的不利【lì】因素。表干过快【kuài】会使涂刷间隔缩短，带来【lái】施工【gōng】上的不便【biàn】。固含量偏高的乳液，由【yóu】于树脂颗粒【lì】间距小，通常【cháng】其流变性【xìng】能较差，对增稠剂也不敏感【gǎn】，使对涂【tú】料的喷涂或【huò】粉【fěn】刷性能调节的【de】困【kùn】难【nán】增大。

　　b.乳液颗粒大小：乳液的【de】颗粒越小，同样固含量下，颗粒之间【jiān】的间距【jù】就越小【xiǎo】，表【biǎo】干临界值就越低，干燥速度就越快。乳【rǔ】液颗【kē】粒【lì】小，还会带【dài】来成膜性【xìng】好【hǎo】，光泽度高等其他方面的优【yōu】势。

　　c.树脂玻璃化转变温度(Tg)：一【yī】般而言【yán】，树脂【zhī】的Tg越高，最终成膜的性能就越好。然而，对于干燥时【shí】间来讲，其趋势【shì】则基【jī】本相【xiàng】反。Tg高【gāo】的树脂，通常【cháng】需要在【zài】配【pèi】方时加入较多的成膜助剂，以便高分子在乳液颗粒间【jiān】的相互渗透【tòu】，促进成【chéng】膜质【zhì】量。而这些成膜助【zhù】剂，需要足【zú】够的时间从体系中【zhōng】挥发，实际【jì】上【shàng】会延长从表干到【dào】全【quán】干【gàn】的【de】时间。所以，从【cóng】这【zhè】Tg这个【gè】因素【sù】来讲，干燥时间与【yǔ】成【chéng】膜性【xìng】能往往是相悖的。

　　d.乳液颗【kē】粒的相结构：取决于【yú】乳液的制备工艺，同【tóng】样【yàng】的单体组成可能会【huì】形成不同的颗粒相结构。被【bèi】广为人知的核壳结【jié】构就是其中的例【lì】子之一【yī】。虽然一个乳液【yè】不可能所有的【de】颗粒【lì】都做成【chéng】核壳结构【gòu】，但这个形象的比喻是人们对乳液的成膜【mó】性能可以【yǐ】有一个通俗的【de】了解。如果颗粒的壳Tg低【dī】，核【hé】Tg高，那么该体【tǐ】系【xì】成膜助剂需求少，干【gàn】燥较快，但由于【yú】成膜后连续相是低Tg的树脂，漆【qī】膜的的硬度则会受到一定【dìng】影响。相反【fǎn】，颗粒【lì】的【de】壳Tg高，则成膜需一【yī】定【dìng】量的助【zhù】剂，则膜的【de】干燥速度会【huì】较【jiào】前者慢，但【dàn】干燥后的硬度会比前者高

　　e.表面活性剂的种类【lèi】和【hé】用量：常【cháng】见【jiàn】的乳液在【zài】制造工艺中均采【cǎi】用一【yī】定的表面活性剂。表面活性【xìng】剂对乳液颗粒有隔离和【hé】保护的作【zuò】用，在颗粒相互【hù】融【róng】合的成膜【mó】过程中，特别是在初始【shǐ】阶段，即表干时有【yǒu】很大影响。而且，这些【xiē】独特的化【huà】学品，在水和油相中均有一定的溶解度，溶在【zài】树脂【zhī】中的部分其实会起到【dào】成【chéng】膜助剂的【de】作用。不同的表面活性剂【jì】，由于其【qí】在树脂中的【de】溶解度不同，其【qí】成【chéng】膜剂【jì】的作【zuò】用【yòng】也【yě】会不同。

　　2.树脂的固化机理： 水性树【shù】脂【zhī】成膜固化一般有几【jǐ】个层次上的机理。首先，乳液颗粒的聚集和融合，是所有乳液【yè】表【biǎo】干【gàn】都必然经历的机理。然后，水和其他成膜【mó】助剂的挥发，使热塑性树脂【zhī】本身【shēn】的基本性【xìng】能得以充分【fèn】体现，是固化的【de】第二个阶【jiē】段。最后，某【mǒu】些乳液在制【zhì】备时引入交联【lián】机理，或在【zài】涂料【liào】使用【yòng】时引入交联【lián】剂，使膜的硬度在【zài】热【rè】塑【sù】性树脂的基础上【shàng】进一步提【tí】高。最后【hòu】这一步的交联【lián】机【jī】理，会【huì】对【duì】膜的最【zuì】后固【gù】化【huà】速度【dù】和程【chéng】度有很大的影响。常见的【de】交联【lián】机理【lǐ】有氧化交联(如醇酸树脂的交【jiāo】联)，麦克【kè】尔加成【chéng】式交【jiāo】联(如一些自交联乳液体系)，及亲【qīn】核取代式交联(如环氧，聚氨酯等)。这些【xiē】交联反应，都受温度，pH等【děng】因素影响，在配方时应平衡体系的固化要【yào】求与其他性能的关系【xì】。

　　3.成膜助剂的用量和种类：从理论上【shàng】讲，任何树脂的【de】溶剂都是成膜助剂。在实【shí】践【jiàn】中，考虑到安【ān】全，成本【běn】，速度等因素，常见的成膜助剂也【yě】不过十几种，主要【yào】是一些【xiē】高沸点【diǎn】的醇，醚及【jí】酯。这【zhè】些成膜助剂对于【yú】不同的水性涂料工程师来讲又会各【gè】有偏爱【ài】。一般，某个【gè】有经验的工程【chéng】师，常用的成膜助剂不过两三种。主【zhǔ】要考虑因素是试剂在水和树【shù】脂【zhī】之间【jiān】的分【fèn】配和在【zài】树【shù】脂颗粒内部【bù】的【de】分【fèn】配。特别是【shì】当水性【xìng】树脂为多相树脂时，成膜【mó】助【zhù】剂的【de】选择和搭配即显得尤为重要。

　　4.施工环境： 在本文开始时我【wǒ】们讨论了水的问题。正因为水【shuǐ】的【de】特【tè】性，使得水性【xìng】涂料在施工环【huán】境上比油性漆要求要【yào】高一些，主要是尽【jìn】量控制施工时【shí】的温度和湿度【dù】。通用【yòng】配方的【de】施工要尽量避免高湿环境。如果必须在【zài】高湿度下【xià】施工【gōng】，应该对配方进行调【diào】整，或者选【xuǎn】择成膜性快的树脂或【huò】者对现【xiàn】场【chǎng】实行隔【gé】离处理【lǐ】。

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