涂料文集
乳胶漆的PVC和CPVC
郑公劭 (上海申得欧有限公司 )
涂料配方的设计中,最重要的一个内容就是根据性能要求,决定颜填料和基料的比例。颜料体积浓度(PVC)就是涂料配方中的一个重要参数。其定义为在涂料的干膜中颜料和体质颜料(填料)所占的体积比:
当PVC为某值时,基料刚好填满颜填料无规则堆积所形成的空隙,这时的PVC值被称为临界颜料体积浓度CPVC。CPVC是涂料配方中一个重要的参数。当涂料配方的PVC值超过CPVC值时,成膜物质不足以填充颜填料堆积所形成的空隙时,涂层的物理和化学性能将出现一个转折点。
对溶剂型涂料,配方中颜料和体质颜料的品种和重量不变时,无论树脂量怎样变化,其PVC值是可变化的,但CPVC值是个常数。在大多数情况下CPVC值只与颜填料的粒径分布及粒子的几何外形有关。对于球形颜料粒子,可以通过理论计算获得其CPVC值。
然而对于水性乳胶漆来讲,它的基料――乳液并不是在溶剂中的溶液,而是分离的,球形的乳胶颗粒的悬浮液。它与颜料都是以粒子状态分散于水介质中。在成膜过程中,随着水分的挥发,基料的粒子和颜填料的粒子共同形成紧密堆积,基料粒子变形,分子链相互扩散粘合而形成紧密涂层。其CPVC值不仅与颜填料的粒径分布和粒子的几何外形有关,也与基料-乳液的粒径及粒径分布,粒子形变能力(玻璃化温度)及几何外形有关。即使在相同的颜填料品种和重量条件下,使用不同的乳液(包括成膜助剂),其CPVC值会随之改变。为了跟溶剂型涂料有所区别,有人把乳胶漆的CPVC称为LCPVC。
不同PVC的乳胶漆其涂膜具有不同的性能。一般来讲当PVC<CPVC时,涂膜的附着力,耐洗刷性,流平性等较好。当PVC>CPVC时,涂膜性能有较大的变化,耐洗刷性会急剧下降,透气性上升。由于填料与基料的折光指数相近,在低PVC时填料没有遮盖力。当PVC>CPVC时,基料已不能完全包住颜填料,涂膜中形成颜填料,基料和空气三相共存,而填料和空气的折光指数有一定的差距,这时的填料会呈现一定的遮盖力。
通常外墙用乳胶漆和高档内墙乳胶漆配方的PVC小于CPVC,而一般的内墙乳胶漆的PVC可以超过CPVC。为了降低成本,提高市场竞争力,研制高PVC的乳胶漆成为重要的课题之一。要使乳胶漆既有较高的PVC值,又保持较好的涂膜性能,关键是乳胶漆有较高的CPVC,并尽量缩小其PVC与CPVC之间的距离。
乳液对CPVC的影响
乳液粒径大小对CPVC的影响
乳胶漆成膜过程中,涂料的流动,乳胶粒子的形变能力等对成膜有很大的影响。粒径较小的乳胶颗粒容易运动,易进入颜料粒子之间,趋向于颜料粒子间的较紧密接触。为了理解包裹颜料粒子所需的乳液颗粒数和乳胶颗粒大小对PVC的影响,让我们用二维空间来试验观察。假设颜料颗粒(TiO2)是球形的,直径是一个单位。当乳胶粒径减小时,能接触到颜料球体的乳胶颗粒数就要增多.
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