耐水性的影响在水性涂料的耐久性| PCI杂志 - 188bet搏金宝,188金宝搏bet官网

图1 /图片的曝光配置引起水泡

耐水、耐紫外线和热循环的抗损伤能力的一些主要组件确定外部许多类型的涂料的耐久性。特别是那些缓坡上使用的涂料(或平面)屋顶需要高耐水性良好的耐久性,由于这些屋顶上形成池塘的可能性(除了需要良好的抗紫外线和热循环阻力损失)。在积水的情况下,我们看到涂层起泡的证据耐水性差。

水性涂料是特别容易受到耐久性问题属于耐水性差。大多数为水性涂料配方组件或水溶性胶体稳定(例如,乳胶聚合物)。在所有情况下,聚合物的官能团所使用易受氢键或离子。除非亲水特征与疏水平衡,涂层将是水敏感或配方不会有胶体的稳定性。此外,水敏感性的乳胶聚合物粘结剂也可能影响整体涂层水敏感性。我们使用涂层吸水,水蒸气渗透性和泡耐水性涂料配方中描述的因素,属于水的敏感性。我们研究的因素包括:配方稳定性和流变性控制组件,以及乳胶聚合物的疏水性。

我们的研究表明,水性涂料可以耐水和持久的积水情况,如那些可能会遇到在缓坡的屋顶。我们发现疏水成分配方,以及疏水性粘合剂的使用,将给最好的组合提高水性涂料的耐水性。这将导致水性涂料,可以抵御酷热的疏水性底物4到6个月的连续浸在水里。然而,在聚合物的设计最终的耐久性、抗紫外线的疏水材料还必须考虑给最好的室外耐久性。188金宝搏bet官网

表1

实验技术
配方

我们集中我们的实验测量公式代表的那些商业用于弹性屋顶涂料。样品配方如表1所示。这些配方PVC(颜料体积浓度),约39%由少量的二氧化钛(PVC) 3 - 5%,剩下的是碳酸钙(PVC)约35%。粘结剂和颜料的配方固体体积约50%。

而配方如表1所示有一些变化体积固体和PVC、实验系列都是通常比PVC和体积固体。HEC的总水平和HEUR流变学类型修饰符是相似的(5.3公斤和4.7公斤)相比,HEUR水平显著降低,因为所有HEUR流变学修饰符是20%固体材料。188金宝搏bet官网水平HEUR流变学修饰符使用五分之一的羟乙基纤维素增稠剂来达到相同的发怒者粘度。

表2

我们专注于三种配方的组件(如表1所示斜体)改变干涂层的疏水性和包括:粘结剂的疏水性,分散剂疏水性和增稠剂的水平。绑定的(甲基)丙烯酸酯为基础,可以与苯乙烯共聚。疏水性粘合剂的改变从一个相对亲水性粘合剂由丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸甲酯(所有绑定包含低水平的甲基丙烯酸)长链的疏水性粘合剂由甲基丙烯酸酯和苯乙烯。溶度参数范围从18.9到17.9 MPa1/2。我们检查了分散剂疏水性的影响通过比较涂料配方多酸的分散剂,如Tamol (r) 901年或1254年,对疏水性共聚物分散剂Tamol 165 a。增稠剂对涂层的影响水敏感性研究通过使用不同的增稠剂的水平。通过使用增稠剂增稠机理不同,我们可以使用不同的增稠剂的水平。大容量固体弹性配方,我们需要高水平的增稠剂而不是那些使用大小排斥机制(e。g,羟乙基纤维素,Natrosol (r) 250年,或人力资源)。我们从那些使用达到降低增稠剂水平关联机制(终改性聚氨酯流变学修饰符,HEURs Acrysol (r) RM-12W RM-8W和rm - 2020年美国国家公共电台)。

图2 /水量肿胀各种粘结剂的疏水性配方作为时间的函数

基板

我们选择一个疏水性底物、改性沥青屋面材料,涂层的附着力较低,以提高涂层的猛烈的趋势。特定的沥青与无规聚丙烯(应用程序)修改使用(美国英特Brai SP4)。粘附在潮湿条件下通常约为30 - 50 N / m以下配方研究。不可避免地,一些组分的变化也改变疏水性乳胶聚合物粘附增加到290 N / m。这使得耐泡的效果由良好的附着力和疏水性蒙羞。我们有一些证据支持的独立贡献的疏水性和附着力。

图3 /观察气泡的形成与连续积水浸泡涂层

测量

我们进行了三个水阻力的基本措施。我们第一次测量在一个“电影”是由测量重量的水吸收作为时间的函数。不同涂层的吸水剖面进行了比较。另一个测量水的敏感性是水蒸气的渗透(水蒸气透过)。我们用湿杯方法的一个变体ASTM D 1653 - 93烙烫杯和水接触涂层。另一个措施是直接观察后形成的水泡浸在水中作为时间的函数。这些lab-measured气泡数量通常是两周后相比,但是对于一些系统观察小水泡,浸泡时间延长。程度的水泡决心在视觉比较评定量表。这个比例是二维的,基于ASTM D 714。一度被水泡的密度,从F(几)M(媒介)D(密度)。 Another degree of measurement was the size of the blisters. Both measures of blistering were compared to photographic standards. To determine statistically significant differences in subjective measures like blistering, we used the method of pair-wise comparisons. Finally, we also put out exposures in a trough as shown in Figure 1, and kept the water at the bottom filled continuously during the exposure period.

表3

结果

我们检查了四个方面的水阻力与室外耐久性的关系:吸水或肿胀,水蒸气透过,耐泡(实验室测量)和表面起泡。使用这四个措施我们检查配方添加剂对水的阻力的影响,以及不同的粘结剂疏水性的影响(如由溶度参数计算)。这四个水阻力的措施都表现出一致的结果。外观耐久性,所观察到的极槽,可以明显改善使用疏水性配方添加剂和疏水性粘合剂。表面耐水泡改善从一个星期到四个月通过结合疏水配方添加剂和疏水性粘合剂。我们也相信增加附着力有助于改善耐泡,但是我们没有完全能够deconvolute改善附着力和粘结剂疏水性增加。

图4 /观察气泡的形成与连续积水浸泡涂层

膜组件对吸水率的影响

图2显示了肿胀或水吸收的水量(体重增加)发生配方1与丙烯酸丁酯/甲基丙烯酸甲酯乳液聚合物(BA / MMA)。标准弹性配方的吸水与BA / MMA活页夹在一天之内达到26%的峰值吸收。另一方面,当我们使用一个更疏水性配方(2),吸水率达到一天只有5%。然而,四个星期后吸水率增加到相同的水平,观察到最初与标准弹性配方(25%)。这可能说明增强最初的水阻力,但如果涂层不断暴露于水的效果将是一样的。

表4

而疏水配方添加剂的使用显著降低吸水率,它没有改变长期吸水。使用更多的疏水性粘合剂由甲基丙烯酸异癸酯/甲基丙烯酸甲酯IDMA / MMA)不改变吸水剖面相比更亲水粘合剂(BA / MMA)。然而,使用更多的疏水性粘合剂并进一步降低制定的总体水吸收(20%比25%吸水的疏水性粘合剂配方IDMA / MMA和BA / MMA分别)。进一步提高耐水当一个甲基丙烯酸异癸酯/苯乙烯(IDMA /猪圈)共聚物(吸水率16%)。计算溶解度参数的比较表明,降低溶度参数与降低吸水率(表2)。类似的水敏感性的变化也被减少水蒸气透过。

图5 /疏水弹性涂料的各种绑定两年之后曝光。左边的涂料和中等LMA / MMA系统类似于LMA系统图4所示。右边的涂料类似于IDMA /猪圈系统图4所示。

膜组件对实验室的影响猛烈的抵抗

我们已经完成几个实验,证实起泡配方添加剂阻力的敏感性。增稠剂水平是最重要的,而其他因素(分散剂类型和表面活性剂级别)变得更加重要,因为粘结剂附着力降低。表3显示了改变分散剂的影响类型从多元酸到疏水性共聚物,以及改变的影响从HEC增稠剂(更高)HEUR(低级)涂层起泡。涂料含有疏水性共聚物分散剂和HEUR流变学修饰符最猛烈的,而那些包含HEC最多元酸分散剂和增稠剂。

如表3所示,使用疏水性的影响共聚物分散剂以及HEUR增稠剂(由于低水平的流变学修饰符所需增厚)产生显著改善在实验室的猛烈的措施。这是出现在不同的水泡评级和证实了大型双向差异分数。然而,一旦制定更改没有区别在实验室快速测量时使用与不同的疏水性聚合物。表4表明,我们看到小水泡等级或分数差两周连续浸泡后,和几乎没有变化时,浸泡时间延长到四个星期。

表5

疏水性对外观的影响起泡阻力

连续浸泡在积水条件下在夏季最猛烈的严峻考验。两个独立的暴露在波谷确认实验室结果和显示增加疏水性配方的耐泡。图3显示,大约要一个星期泡类似配方的涂料使用商业(公式1),和八个星期导致分层。

我们可以提高初始气泡(但不是分层次)通过使用疏水性配方2与BA / MMA共聚物粘结剂包含HEUR流变学修饰符,以及疏水性共聚物分散剂。制定变革建议(表1),发病时间极快的增长从一个星期到四个星期(BA / MMA)。然而,完整的分层发生在八周,大概是一样的标准制定。这个结果类似于前面,对水的吸收。当涂料配方改变从# 1,# 2,最初的吸水率降低,但在四个星期接触水吸收是相同的。

提高涂层的耐泡进一步通过使用更多的疏水长链丙烯酸甲酯共聚物。猛烈的阻力显著提高涂料含有甲基丙烯酸异癸酯在BA / MMA共聚物(甲基丙烯酸十二烷基酯的共聚物都能看到类似的结果)。我们可以进一步改善耐水泡用苯乙烯化版本(图3)。例如,花了近四个月的IDMA /猪圈共聚物涂层起泡。我们相信这是由于与MMA的版本相比,低吸水率的苯乙烯化版本(12 - 15%在4周肿胀和肿胀,20 - 25%)。类似的抵抗外部猛烈的抵抗也为甲基丙烯酸十二烷基酯/甲基丙烯酸甲酯绑定视为IDMA / MMA绑定(图4)。

提供的数据表明,制定可以强烈影响涂层耐泡,但聚合物疏水性的差异可能会进一步延长耐泡。然而,我们发现,粘附基质也可能导致水泡阻力。我们发现之前,一个与疏水性会有更大的附着力增加粘结剂沥青基质,如改性沥青。2表5显示了猛烈的爆发,湿附着力和溶解度参数的计算氢键分量不同聚合物组合是多样的。首先,我们看到的湿附着力涂料含有长链丙烯酸甲酯显著大于丙烯酸丁酯/甲基丙烯酸甲酯共聚物。然而,如果湿附着力改性沥青耐泡的是唯一的控制因素,我们希望包含40 LMA的涂层一样耐泡涂层包含IDMA /住在猪圈里,这不是观察的目标是什么。数据似乎表明,耐泡的氢键组件将密切与溶解度参数。尽管数据似乎支持增加疏水性的主要因素猛烈的抵抗,我们的数据支持,疏水性以及粘合强度底物最终确定耐泡。额外曝光数据显示,100%丙烯酸酯系统与羟乙基纤维素增稠剂耐水泡类似上图HEUR增稠剂。

结果可用于设计一个涂料以满足各种要求。屋顶的弹性涂料、表面接触耐久性是非常重要的。因此,抗紫外线和抗损伤由于热循环也需要被认为是在设计的耐用涂层。而长链(甲基)丙烯酸酯和苯乙烯的共聚物绑定给最好的水阻力,他们也更容易受到紫外线损伤(图5)。

结论

上面给出的结果表明,疏水可以制定水性涂料具有良好的耐水泡表面接触。疏水性共聚物分散剂、低水平的水溶性增稠剂和疏水性聚合物将有助于水敏感性较低。此外,先前的研究显示足够的附着力底物的重要性。这些数据表明,良好的附着力和低水敏感性都需要导致水性涂料,可以抵御酷热的连续浸长达四个月。而耐水性涂料的耐久性是非常重要的,尤其是那些暴露于阻塞情况下,涂层的设计只是一个因素,防水涂料的需求需要平衡那些提供良好的紫外线耐久性。在这种情况下,我们发现甲基丙烯酸长链酯聚合物提供耐久性最好的平衡。