一、水性樹(shù)脂涂膜耐水性表現(xiàn)、機(jī)理及影響因素

       水性樹(shù)脂涂膜的基料主要是高分子材料，在水的存在下，常常會(huì)發(fā)生色變、軟化、附著失效、起泡甚至水性樹(shù)脂涂膜破裂；所以水性樹(shù)脂涂膜的耐水性是水性樹(shù)脂涂膜使用性能中一項(xiàng)很重要的內(nèi)容。

?色變；樹(shù)脂或顏色再水的作用下生成發(fā)色基團(tuán)；

?軟化；水增水性樹(shù)脂涂膜的溶脹與塑化作用，導(dǎo)致強(qiáng)度和硬度降低；

?附著失效；水分子取代了水性樹(shù)脂涂膜與底材之間的界面作用（包括部分氫鍵或者易水解的化學(xué)鍵），導(dǎo)致附著力大大降低；

?起泡；由于水性樹(shù)脂涂膜軟化和附著失效，水性樹(shù)脂涂膜中的水揮發(fā)將水性樹(shù)脂涂膜頂起。

※水性樹(shù)脂涂膜受水的影響主要包含兩個(gè)方面：

1、水性樹(shù)脂涂膜吸水性強(qiáng)，易回潮（或者干燥慢，不容易完全干燥）的情況；

2、水性樹(shù)脂涂膜易與水發(fā)生能劣化水性樹(shù)脂涂膜性能的各種物理和化學(xué)作用的情況（如含有易水      解的酯鍵或醚鍵）。

水性樹(shù)脂涂膜吸水具有普遍性，具體談一下水性樹(shù)脂涂膜吸水機(jī)理：

?化學(xué)親和

       水性樹(shù)脂涂膜中親水基團(tuán)通過(guò)陽(yáng)離子配位或氫鍵作用使得水分子吸附在極性基團(tuán)表面，從而使得物質(zhì)表現(xiàn)為一定的吸水性。（涂料成膜后一般以化學(xué)吸附為主）

?毛細(xì)作用

       常見(jiàn)于多孔物質(zhì)的吸水現(xiàn)象，是一種物理吸附，當(dāng)然物質(zhì)本身對(duì)水要有一定的親水性，如硅藻土，如水性樹(shù)脂涂膜干燥時(shí)沒(méi)有完全封閉的脫氣通道。

?滲透作用

       如果水性樹(shù)脂涂膜中存在電解質(zhì)，會(huì)產(chǎn)生滲透壓，使得水性樹(shù)脂涂膜外部的水有向內(nèi)部滲透的傾向。當(dāng)然在水性樹(shù)脂涂膜內(nèi)聚能較大時(shí)，具有部分抵消這種滲透壓力的傾向。

※那么水性樹(shù)脂涂膜中常見(jiàn)的“親水結(jié)構(gòu)”有哪些呢？

?親水基團(tuán)；

包括離子類(lèi)和非離子極性類(lèi)

離子類(lèi)——無(wú)機(jī)鹽類(lèi)、有機(jī)電解質(zhì)（如：離子性的表面活性劑）

非離子極性親水基團(tuán)——主要有羧基、羥基、酰胺基團(tuán)，腈基等。

?無(wú)機(jī)氧化物；如某些催化劑。

?物理吸附的多孔毛細(xì)結(jié)構(gòu)；如成膜過(guò)程中沒(méi)有完全封閉的脫氣通道，多孔性填 料如硅藻土。

※其中親水基團(tuán)親水性的相對(duì)大?。ǘㄐ裕┍容^如下：

酸根>酸>酰胺≈羥基≈腈基>醚基

 當(dāng)然有時(shí)候還要考慮量的因素，如聚醚改性非離子活性劑，由于獲得可類(lèi)比離子型活性劑的極性，聚醚鏈鍛往往很長(zhǎng)，成膜后都?xì)埩粼?/span>水性樹(shù)脂涂膜內(nèi)，使得其耐水性還不如陰離子胺鹽類(lèi)的表面活性劑。

以快車(chē)水性漆為例：

?水性樹(shù)脂涂膜中存在的“親水結(jié)構(gòu)”有以下幾種

?1#樹(shù)脂（醇酸樹(shù)脂）：羧基或羧酸根；

?2#樹(shù)脂（丙烯酸樹(shù)脂）：羧基或羧酸根、還可能含酰胺基團(tuán)、腈基；

?固化劑：聚醚鏈段；

?顏填料：表面的羥基、羧基、還有潤(rùn)濕分散劑；

?其它助劑：如增稠劑（土、纖維素、聚丙烯酸）、助溶劑；

二、提高水性樹(shù)脂涂膜耐性水的途徑

?選擇耐水性好的樹(shù)脂和固化劑；

?盡量降低顏填量或選擇疏水性好的粉料；

?減少配方中“親水結(jié)構(gòu)”（親水基團(tuán)）的含量；

?增加水性樹(shù)脂涂膜交聯(lián)密度和固化反應(yīng)完全程度；

?降低水性樹(shù)脂涂膜的表面張力；

前三項(xiàng)是固本，后兩項(xiàng)為防守

1、耐水性好的樹(shù)脂和固化劑

（1）耐水性好的樹(shù)脂分散液有以下指標(biāo)：

?較高的羥值；

?盡量低的酸值；

?較高的玻璃化溫度（少含柔性鏈的醇）

?較高的分子量、較窄的分子量分布；

?盡量少的極性單體；

?帶脲環(huán)胺類(lèi)等能增強(qiáng)濕附著力的單體；

?合適的成鹽助劑；

       對(duì)于成鹽劑原則上是揮發(fā)速度盡量快一些，當(dāng)然收到水的揮發(fā)速度的限制，如在潮濕環(huán)境中，水揮發(fā)慢，導(dǎo)致沸點(diǎn)較高的成鹽劑長(zhǎng)時(shí)間殘留在涂抹中，會(huì)形成較大的滲透壓，發(fā)生很強(qiáng)的吸水作用。

ps.當(dāng)然由于樹(shù)脂各項(xiàng)參數(shù)之間會(huì)有矛盾或者影響她其它的如粒徑、穩(wěn)定性等性質(zhì)，所以上述左右參數(shù)都有一個(gè)最佳的平衡范圍。

（2）對(duì)于固化劑，使用異氰酸酯固化劑：

        HDI 脂肪族異氰酸酯三聚體最為常用，以前一般用聚醚鏈端改性，但是成膜后依然殘留在水性樹(shù)脂涂膜中的聚醚鏈段對(duì)使得水性樹(shù)脂涂膜的耐水性大大降低；可以選擇磺酸鹽改性的HDI，用氨水做成鹽劑，水性樹(shù)脂涂膜干燥后，氨水揮發(fā)，少量的磺酸基團(tuán)對(duì)耐水性的降低遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于聚醚改性的HDI。

2、盡量降低顏填量或選擇疏水性好的粉料

有明顯親水溶脹的硅酸鹽填料要慎用，如蒙脫土、高嶺土；另外蒙脫土中的金屬離子對(duì)分散液的穩(wěn)定性有破壞作用，非要用的話最好可以用可揮發(fā)胺改性。

對(duì)于滑石粉、沉淀硫酸鋇類(lèi)的填料，選擇進(jìn)行疏水處理的較好；

對(duì)于有機(jī)色漿一定要注意其化學(xué)結(jié)構(gòu)，帶電性以及使用的表面活性劑；

水性樹(shù)脂涂膜疏水性還可以通過(guò)添加納米材料獲得，特別是納米硅氧化合物。

3、減少配方中“親水結(jié)構(gòu)”（親水基團(tuán)）的含量

水性涂料中常見(jiàn)的親水物質(zhì)見(jiàn)前面所述；

       在此強(qiáng)調(diào)一下助溶劑（或者大家所叫的成膜助劑），沸點(diǎn)太高，揮發(fā)太慢的醇醚類(lèi)物質(zhì)在水性樹(shù)脂涂膜水完全干燥后，還會(huì)長(zhǎng)時(shí)間殘留在水性樹(shù)脂涂膜中，降低水性樹(shù)脂涂膜的耐水性。

4、增加水性樹(shù)脂涂膜交聯(lián)密度和固化反應(yīng)完全程度

       選擇羥值高的樹(shù)脂分散體、適當(dāng)?shù)拇呋瘎?、保證水性樹(shù)脂涂膜固化后具有較高的交聯(lián)密度；有研究表明：適當(dāng)增加固化劑的量能增強(qiáng)水性樹(shù)脂涂膜的耐水性（NCO/-OH比例為1.5-2.0耐水性最好），當(dāng)然過(guò)多的固化劑會(huì)過(guò)剩，反而使得耐水性降低。

        高的交聯(lián)密度首先得要保證交聯(lián)程度的反應(yīng)完全，不然過(guò)高的羥基意味著沒(méi)有來(lái)得及反應(yīng)的羥基也會(huì)增多；另外過(guò)高的交聯(lián)密度會(huì)劣化沖擊，彎曲等性能。所以樹(shù)脂最好的交聯(lián)狀態(tài)是適當(dāng)?shù)慕宦?lián)密度，盡可能完全的反應(yīng)程度。

5、降低水性樹(shù)脂涂膜的表面張力

        利用F取代烷基或硅氧烷類(lèi)流平劑降低水性樹(shù)脂涂膜表面張力，使得水性樹(shù)脂涂膜具有一定的疏水性。

6、前期耐水性與長(zhǎng)期耐水性的概念

      水性涂料干燥慢，實(shí)干之后的很長(zhǎng)時(shí)間里，依然會(huì)有一定量的水殘留在涂抹中，這些水分子在完全干燥之前存在劣化水性樹(shù)脂涂膜性能的傾向，需要水性樹(shù)脂涂膜在次階段有能力抵抗殘留水的破壞作用，在此定義為“前期耐水性”，顯然前期耐水性與施工工藝也緊密有關(guān)。

       水性樹(shù)脂涂膜在完全干燥后（水性樹(shù)脂涂膜中水含量極低），的長(zhǎng)期使用過(guò)程中，由于“親水結(jié)構(gòu)”的存在，存在吸水回潮的傾向，所以還要保證水性樹(shù)脂涂膜的“長(zhǎng)期耐水性”。

       定義只是為了方便描述問(wèn)題。如何提高水性樹(shù)脂涂膜耐水性，分開(kāi)來(lái)說(shuō)：

       第一要提高水性樹(shù)脂涂膜的前期耐水性，顯然短的干燥時(shí)間是保證前期耐水性的重要條件；對(duì)于長(zhǎng)期耐水性則需要降低水性樹(shù)脂涂膜對(duì)水的親和能力或提高水性樹(shù)脂涂膜對(duì)水的隔離能力。