在涂料科学中,对薄膜形成的理解和建模对于水性配方的快速优化至关重要。这在具有目标性能的涂料设计中尤其如此,这些涂料满足所需的VOCs。1946年,当陶氏化学公司首次将乳胶引入涂料市场时,立即需要了解水性聚合物颗粒的成膜过程薄膜形成的最初理论集中在粒子变形上。在Bradford及其同事提出的干式烧结理论中,2驱动颗粒变形成完全致密薄膜的主要贡献来自聚合物的表面张力。3根据Brown的说法,颗粒变形是由毛细管力引起的,毛细管力在干燥乳胶的表面发展。这些力被估计为与水-空气界面张力成正比,与乳胶颗粒大小成反比。范德霍夫提出,水的界面张力提供了粒子压缩和致密所必需的力Sheetz认为,乳胶薄膜中水分的蒸发产生了压力,压缩了颗粒

沃伊茨基是第一个提出自合或聚合物扩散是发展力学性能所必需的人他把自聚变称为一种机制,这种机制导致弱粒子边界的愈合。这种类型的分子重排或聚合物扩散的间接证据已经获得。通过电子显微镜的研究表明,乳胶颗粒压缩和致密后,进化的细胞继续变化,最终导致一个连续的,光滑的薄膜。2,8 1992年首次应用于乳胶薄膜的表面力显微镜,如原子力显微镜,显示薄膜表面随着老化而变平

在20世纪80年代和90年代,通过两种光谱技术的应用,直接测量乳胶膜中聚合物链的扩散成为可能:小角度中子散射(SANS)和直接非辐射能量转移(DET)。Hahn等人10和Sperling等人11分别用SANS监测了氘化聚(甲基丙烯酸丁酯)和氘化聚苯乙烯的扩散。最近,Winnik和多伦多大学的同事开发了用于乳胶聚合物扩散测量的DET方法。这些技术使人们能够将乳胶膜中聚合物分子在细胞间边界上的扩散与膜的机械强度的发展联系起来。事实上,估计的数量颗粒间体积分数的混合,即膜的形成,得到了。

在20世纪90年代初,Winnik等人发表了一篇经典论文,演示了聚(甲基丙烯酸丁酯)乳液在溶剂存在下成膜在水性聚甲基丙烯酸丁酯胶乳中加入Texanol_等溶剂,可以可预测的方式增加聚合物链的粒子间扩散。增加增塑膜的Tg和固化温度之间的绝对差也显示出增加聚合物链从一个粒子扩散到另一个粒子的速率。

除了对成膜的学术研究外,涂料行业也在开发应用成膜模型方面进行了一些重要的尝试。188BET竞彩Hoy介绍了最低成膜温度(MFT)、助成膜剂的Tg以及助成膜剂在水相和聚合物之间的分布之间的关系然而,只有少数几种拍摄辅助物的tg被测量出来。利用霍伊的方法,比利时涂料研究所展示了一种简化的乳胶成膜模型然而,没有尝试把溶剂的蒸发考虑在内。另一方面,联合碳化物公司的Stratta、Dillion和Semp (SDS)提出了第一个模拟均质水性聚合物“湿阶段蒸发”的原理他们的工作测量了溶剂在水体系中的挥发性,从而解释了活度系数、空气速度、温度和成分的影响。然而,一个统一的,适用的成膜模型,可以帮助配方在聚合物颗粒的水分散选择成膜助剂是不存在的。

图1 /乳胶成膜过程概述

成膜模型

由于塑化乳胶膜的Tg在聚合物分子在乳胶膜细胞间边界的扩散中起着重要作用,因此本文提出的成膜模型的主要目的是预测塑化乳胶膜的Tg随时间的变化。该模型借鉴了前人的工作,试图在宏观层面上系统地处理薄膜形成的重要阶段和机制,从而进一步加深对薄膜形成的理解。图1说明了用成膜助剂配制的乳胶系统的成膜过程。

如Winnik所示,固化温度的时间以及固化温度与Tg的差值控制着乳胶膜中聚合物链从一个粒子到另一个粒子的混合速率。在图1中,这一过程始于粒子变形。本工作中提出的模型的主要焦点是预测乳胶膜的Tg作为时间的函数。本文分为以下几个部分。

    1.使用非挥发性增塑剂磷酸三氧基乙基,商业上称为KP-140_被用来研究一个简单的乳胶体系。模型乳胶透明薄膜的MFTs和tg在粒子变形及变形后服从Hoy修正的Fox-Flory方程。要使用Hoy修正的Fox-Flory方程,必须知道助拍剂的Tg。报告了市售拍摄辅助器材的总剂量。

    2.其次,考虑了建立挥发性覆膜助剂模型的方法和因素。为了本文的目的,这一步从应用公式到粒子变形点开始(见图1)。MFT测量用于计算薄膜中的溶剂量。介绍了Stratta、Dillion和Semp速率方程。使用这个方程可以确定湿式蒸发过程中溶剂损失的“平均”活度系数。相对蒸发速率(RER)值的报道常用的覆膜助剂在涂料工业。讨论了分布系数的概念。使用活度系数来预测薄膜助剂损失在湿阶段蒸发被证明。

    3.结果表明,配方合适的丙烯酸乳液往往表现出一级挥发控制的溶剂损失,其次是扩散控制的损失。报告了所选商业上可用的拍摄辅助材料的半衰期。从含有五种成膜助剂的实验乳胶配方制备的乳胶膜的Tg演化被证明。作为成分影响的指标,我们将测试并使用Hoy修正的Fox-Flory方程来模拟薄膜的玻璃化转变温度。用非挥发性溶剂和挥发性溶剂的例子来说明原理。



拍摄辅助器材的实验DSC

Tg测量是在型号# DSC 2910的TA仪器上进行的。通常,样品在7分钟内从室温淬火到-150℃。DSC样品温度以15℃/min的速率上升至50℃。DSC图转变的中点被报道为溶剂的Tg。

图2 KP-140对SEA乳胶软化膜的影响

乳胶薄膜的DSC

为了获得含有KP-140的聚合物薄膜的Tg(见图2),将其加入乳胶中搅拌,并让配方平衡一夜。然后将样品置于聚四氟乙烯薄膜上,晾干直到形成一层透明薄膜。然后将清晰的薄膜提交进行DSC分析。对于含有Texanol的薄膜,将样品置于特氟龙薄膜上,风干直到形成透明薄膜,然后在<5℃的温度下存储,直到DSC分析。

建议测量

MFT测量是在Paul Gardner公司设计的最低成膜温度棒上进行的。薄膜通常使用76毫米的间隙棒铸造。让薄膜平衡30-60分钟。使用TEGAM公司设计的874F型温度计探头,在混浊(或开裂)的薄膜上测量温度,使其清晰并连续地转变成薄膜。在测量过程中,通过在湿膜上吹气来去除膜环境中的水分。空气湿度在40%到60% RH之间变化。

苯乙烯/丙烯酸乙酯胶乳的制备

采用无表面活性剂工艺,采用半批量乳液聚合法制备乳液。乳胶的组成为苯乙烯/丙烯酸乙酯/丙烯酸羟乙酯/甲基丙烯酸:40/54/3/3。乳胶通过一个100目的丝网过滤。干燥固体,100目筛分,< 0.001%;固体,42.61%;pH值8.94;锰、20960;Mw, 256600;粒径140 nm (Dn);Tg, 41℃; MFT, 34 deg C.

分配系数测量

在搅拌下,用~20克水和16克单一溶剂配制了100克SEA乳胶样品。在一夜凝固后,将配方在Beckman L8-70超离心机中以30000转/分的速度在22℃下离心20小时。接下来,将样品置于恒温室(22℃)中平衡4小时。最后,每个离心管的上清液进行气相色谱分析,根据气相色谱校准图定量溶剂的数量。

薄膜溶剂损失

在测得的薄膜厚度和质量下,在铝板上制备了模型乳胶的干燥薄膜。然后将薄膜均匀地加入单一溶剂,放置在密封容器中,与其他溶剂不直接接触薄膜,并让其平衡至少48小时。然后,面板被拉出并置于实验室条件下,在那里,它的质量随时间被记录下来。

了解非挥发性拍摄辅助设备的情况

图1描述了本文目的的成膜过程。我们特别关注粒子变形时乳胶的Tg的测定,因为(a)粒子间聚合物链扩散开始,(b)聚合物链从一个粒子扩散到另一个粒子的速率取决于固化温度(在本工作中为22℃)和薄膜的Tg(或MFT)之间的差异,(C) MFT测量可用于估计粒子变形所需的温度。首先,我们描述了一些重要的参数,以模拟乳胶中的非挥发性成膜助剂(真正的或准增塑剂)的情况。在这一探索性工作中,用KP-140和Texanol两种溶剂对苯乙烯/丙烯酸乙酯基乳胶(SEA乳胶)增塑,测量了Tg和MFT的抑制作用。

霍伊修改了福克斯-弗洛里方程,用于聚合物和覆膜助剂,

Vp和Vs分别为聚合物和助成膜剂的体积分数,Tgp和Tgs分别为聚合物和助成膜剂的玻璃化转变温度。Tg是塑化体系的玻璃化转变,a值是与聚合物内塑化共单体相比,塑化效率发生微小变化的一个因素

采用DSC法测定29种溶剂的Tg。Tg结果如表1所示。DSC图上的中点是报告的溶剂Tg的结果。结果从-67℃到-129℃不等,表1中列出的所有溶剂的平均Tg值为-96℃。测定一种覆膜助剂的Tg的唯一要求是它能在无定形状态下被冻结。还列出了Hoy和涂层研究所(CRI)报告的覆膜助剂Tg值。

由于水的Tg无法测量,它对成膜过程的影响是通过测量特定聚合物的最低成膜温度来确定的。在MFT条上,该温度是在薄膜从清晰和连续过渡到多云和开裂的地方取的。据推测,这种转变也密切对应于粒子变形合理完成的点。聚合物的MFT降低到Tg以下是由于水的加水塑化作用

情商。
霍伊是第一个定量处理成膜助剂和水对给定聚合物Tg的影响的人他进一步修正了Fox-Flory方程,将薄膜的MFT与助拍水平和水塑化效果联系起来。为此,他将最小成膜温度(MFT)与玻璃化转变温度(Tg)的比值定义为常数,即。

情商。
K值一般在0.92 ~ 0.98之间变化。式1中聚合物Vp的体积分数为1- vs。将1- v和等式-2代入等式-1,重排后得到:

情商。
1/MFT与Vs的关系图应该是一条直线,在这种情况下,Vs可以是添加到配方中的溶剂的体积分数。Hoy研究了方程3在涂膜助剂水平不大于5 phr(每100克干树脂中的溶剂克)时的线性关系。此外,Hoy获得的数据支持公式3,但不支持公式1。

使用含有KP-140的SEA乳胶配方来探索上述Fox-Flory方程(Eq. 1和Eq. 3)的有效性。图2中的图显示,Eq. 1和Eq. 3遵循Fox-Flory- hoy方程。对于Tg Fox-Flory-Hoy图,KP-140的线性维持在40 phr。图是平行的这一事实表明,方程2中的K是这个系统的常数。该聚合物的Tg和MFT分别为41.4℃和34.1℃。

α值

由于KP-140具有极低的蒸汽压,通过DSC和重力测量,薄膜测量显示在一周内溶剂从薄膜中没有损失,因此可以直接确定乳胶-KP-140系统的a值。Tg和MFT Fox-Flory-Hoy图的a值基本相同,均为1.01。

Fox-Flory-Hoy图也用于Texanol配方的SEA乳胶。使用Texanol作为拍摄助剂从Tg Fox-Flory-Hoy图中获得的a值(1.014)基本上与使用KP-140从Tg Fox-Flory-Hoy图中获得的a值(1.009)相同。另一方面,从MFT Fox-Flory-Hoy图中得到的a值不太一致,KP-140为1.01,Texanol为1.05。

图3 / 1/MFT图DPnP在SEA乳胶膜中

挥发性溶剂湿阶段的模拟

在实践中,用于塑化水性聚合物颗粒的溶剂也是挥发性的。寻找了一种方法,可以预测从干燥过程开始到颗粒变形的溶剂损失量。图3说明了考虑常见共溶剂DOWANOL DPnP的挥发性的必要性。在本实验中,记录了一系列与SEA乳胶配制的DPnP增加水平的MFT。根据两种模型给出了1/MFT与DPnP在乳胶膜中的体积分数的关系图。

下面这条线假设溶剂没有蒸发,而上面这条线是用Hoy-Fox-Flory方程(Eq. 3, a = 1.01)计算乳胶膜中溶剂的体积分数。两条曲线之间的差异直接归因于从施药点到颗粒变形的溶剂损失量。相反,从图3中可以明显看出,如果预先知道DPnP在乳胶膜中的体积分数,通过计算溶剂损失量,则可以从式3中计算出1/MFT值。

为了解释乳胶体系中溶剂和水的蒸发,我们使用了SDS方程的修正形式

大多数通常的定义被保留:是水的蒸发速率(2.58 g/min-m2在零空气速度和25℃);Gi为溶剂i的活度系数,gw为水的活度系数;Hw为水的相对湿度。

情商。

溶剂在水相中的摩尔分数由分布系数(D)确定,在本工作中,根据Hoy定义:

Cw为溶剂在水相中的浓度(克溶剂/克水),Cp为溶剂在乳胶颗粒中的浓度(克溶剂/克聚合物)。我们将假设本研究中用于计算的分布系数几乎与配方乳胶中的绝对浓度无关。配方时水相溶剂的含量可由分布计算为:

其中Mt是添加到乳液中的溶剂的总质量,St是乳液的固体百分比。

情商。


7情商。
在式7中,xi是水相中溶剂的摩尔数,xw是水相中水的摩尔数。

图4 /实验分布系数与溶剂和水的氢键溶解度参数的相关性数据。例如,丁基CELLOSOLVE数据说明了四种乳胶的Cw/Cp的变化
Hoy提出,给定溶剂的分配系数强烈依赖于溶剂通过氢键与水相相互作用的能力。为了验证这一概念,研究人员研究了一系列商业乳胶和拍摄辅助材料。分布系数与助涂剂的氢键溶解度参数有较好的相关性。结果如图4所示。

在不考虑乳胶成分变化的情况下,拟合表明91%的分布系数可以与水和溶剂dhs的氢键溶解度参数dhw相关。值得注意的是,分布系数主要取决于助涂剂与水相之间的相互作用,而不是助涂剂与聚合物之间的相互作用,这有力地支持了Hoy的论点。

表3相对蒸发速率值

蒸发速率常数

溶剂蒸发速率[质量/(面积x时间)]通常归一化为乙酸正丁酯的溶剂蒸发速率。当乙酸正丁酯的RER为100时,纯溶剂的值与其相对蒸发速率(RER)相关:

其中常数0.0186是实验确定的醋酸正丁酯在22℃下的蒸发速率。表3显示了陶氏、伊士曼化学公司和前联合碳化物公司(现在是陶氏的一部分)和ARCO (ARCO的t-丁基丙二醇溶剂现在由Lyondell销售)的市售RER值。可以看到,许多公司之间的rer并不一致,通常只有一个重要数字。为了获得准确的值,本实验室在恒定的实验室条件下,在22℃下确定了典型溶剂的新的相对雷诺数。这些值如表3所示。

eq。4

求t的方程4

方程4的一个简单解是假设(A)水的蒸发定义了湿阶段的边界,(b)水以恒定的速率蒸发,(c)当水蒸发时,任何助成膜剂在水和聚合物相之间持续保持其原始分布。我们实验室的对照实验表明,当用5份KP-140(固体含量33.8%)配制的3.2湿密SEA乳胶薄膜浇铸在CRS板上时,重量分析可检测到的干-触(~ 1mil干)水量为2.7%(2.5-2.9%)。上面的第一个和第三个假设等于说,位于乳胶颗粒间隙中的任何溶剂在颗粒变形过程中被挤压到颗粒中。已知活度系数、溶剂蒸发速率和计算摩尔分数的分布常数,就有可能确定从干燥过程开始到颗粒变形期间发生的溶剂损失量。通过上述假设,可以忽略溶剂对湿阶段的影响,在水量降至其增水塑化值时,可以对式4进行积分求解。以前,有人指出,从水的蒸发开始到颗粒变形,损失了约97%的水。这一说法的作用是设定Mw -释放到空气中的水量-略小于单位面积上的已知水质量。从施用点(t = 0)到颗粒变形点(tdef),可据此计算湿期,

eq。9
平均hw值为50%用于这些计算。我们还使用Stratta, Dillon和semp报告的gw的平均值0.91。16 Eq. 9也可以用一种强调便于配方者的参数的格式表示,例如:配方的水质量分数,l -湿膜厚度和ri -配方的初始密度:

情商。

活度系数测定

为了确定溶剂在水存在时的活度系数,Stratta, Dillion和Semp使用了溶解在水溶液中的亲水性聚合物的复杂Wilson表达式。这个实验室发现这个方程很难在实际中应用。人们寻求一种涂料化学家熟悉的新方法。这项工作将表明,利用体积分数与1/MFT关系,可以从MFT测量中确定平均活度系数(Eq. 3)。

eq。11
由于向配方中充入DPnP的量是已知的,并且对于给定的MFT, DPnP在乳胶膜中的体积分数可以由公式3计算,因此对于图3中的每个数据点,蒸发过程中的溶剂损失量Ms很容易计算出来。一旦知道,每个数据点的“表观平均”活度系数可以通过Eq. 11计算,通过适当地从Eq. 9或Eq. 10中替换t。

图5 DOWANOL DPnP的活度系数随助成膜剂在水相中初始摩尔分数的变化
图5中的顶部曲线显示了基于与图3中数据的最佳拟合线绘制的gDPnP值作为水相中溶剂初始摩尔分数的函数。到目前为止,我们已经假设MFT棒上的Rs是恒定的,并且MFT测量是在零空气速度下进行的(图5中顶部曲线)。在MFT棒上的蒸发室中,存在温度梯度,湿膜上的空气速度为0.15英里/小时,测量过程中相对湿度在60-40%之间变化。为了更完整地模拟每个gi,现在考虑了温度和风速Rw和Rs的影响。

eq。12 - 13

温度和风速效应的修正

对于温度效应,使用安托万方程(公式12)和加德纳方程(公式13)进行校正。

当已知特定溶剂的安托万常数时,安托万方程表示平衡蒸气压随温度的变化(见表4)。我们注意到,安托万方程的温度(Tc)是用摄氏度表示的。加德纳方程用于校正温度,温度被定义为22℃时零空气速度下的传质系数(见公式14),T以开尔文度表示。

情商。
对于风速修正,Stratta、Dillon和Semp提出的经验方程是有用的,

用Stratta, Dillion和semp的例子解释和说明了公式12,13和14的使用。16在这里,上面的方程用于计算每个测量MFT的值。风速修正为每小时0.15英里。计算这些值并应用于公式10-11,以计算修正后的gi值(底图图5)。

eq。14
图5显示,在没有修正温度效应和风速的情况下,预测gi值高于修正gi值。表4给出了活度系数与溶剂在水(或液)相中初始摩尔分数相关的一、二、三次多项式的多项式常数。利用表4、公式9和14中的活度系数数据,以及Hoy-Flory-Fox方程(公式3),可以计算出室温(~ 22℃)下乳胶膜的预测“水塑化”Tg(理论MFT)。

表5 / SEA乳胶配方

实验数据与计算数据的比较研究

使用SEA乳胶和不同程度的成膜助剂制备了一系列配方(见表5)。乳胶薄膜在恒温恒湿室(50% RH ~22℃)中干燥。将湿膜(3.4密尔)浇铸在玻璃板上,并在湿膜从不透明变为透明时取样进行DSC分析。利用表4中的活度系数数据和分布系数,计算了这些薄膜的Tg,并与实验值进行了比较。

eq。15 - 16岁

薄膜中的溶剂蒸发

溶剂,而不是热,是用来促进聚合物分子的扩散跨细胞间的边界在乳胶膜应用在环境温度。理想情况下,溶剂完全流失到周围环境的同时,体系的初始粒子特性也会完全丧失,从而确保硬度、耐化学性和机械强度等性能的最大值。因此,理解电影在后一种状态下的发展机制同样重要。下面的部分展示了用挥发性薄膜助剂塑化的乳胶薄膜首先通过挥发性控制的溶剂损失状态,然后是众所周知的扩散控制状态的证据。

eq。17
为了理解挥发性控制的损失是如何发生的,我们首先借用湿阶段蒸发的速率方程:

与前面给出的一般方程的唯一区别是,这次的活度(xsgs)是溶剂的摩尔分数乘以聚合物-溶剂体系的活度系数。在聚合物科学中,由于分子质量的差异,物质的性质可以更方便地用体积分数来模拟。

在进行积分之前,应认识到以下替换:

即溶剂体积除以总体积(溶剂加聚合物的体积),面积A = Vt/l,最后用Ms/rs代替Vs(其中rs为溶剂密度)。在积分后,选择边界条件,其中唯一的物质质量t = Y,是聚合物Mr,我们有

式中Ms和Mr分别为溶剂和聚合物在膜中随时间的质量,Mso为t = 0时溶剂的质量。

因此,与扩散控制的损失不同,挥发阶段的特征是一阶蒸发速率常数,与薄膜厚度成反比。

图6 / SEA乳胶膜中CARBITOL的损失
如果正确,只要溶剂对整个膜厚的贡献相对较小,式17应成立。对Tg较低(28degC)的SEA乳胶的改性版本进行了针对多种溶剂的溶剂损失率的检查,从而确认了这种一级速率损失机制。图6显示了一个典型的图。表4报告了所选覆膜助剂(在“挥发性控制”区域)的半衰期。该区域也报告了活度系数(表4)。活度系数在1.0附近的聚类支持了模型和溶剂损失的整体挥发性驱动性质。

图7 / CARBITOL数据t > 28小时
最后,我们检查了图6中在~28小时时看到的数据中断是否与从波动控制损失到扩散控制损失的转变一致。在以后的时间重新绘制数据,通过减去t =28.5小时将t重置为t = 0,得到图7。在这里,残余卡比醇的量在薄膜上除以t1/2。图7中显示的令人惊讶的良好拟合与从波动率控制区域到扩散控制区域的转变是一致的。值得注意的是,根据标准扩散方程,扩散控制的溶剂损失与t1/2的线性部分不会持续超过50%的质量损失时间(从扩散开始的时间起)。此外,几乎可以肯定的是,扩散常数随时间而变化,因为溶剂继续迁移和蒸发出薄膜。然而,只要扩散常数随尺寸或浓度线性变化,仍然可以观察到具有t1/2特征的线性质量分数损失其他几个例子也被类似地绘制出来验证了这种转变,但这种分析没有被详尽地研究,平均扩散常数也没有被确定。

图8含有非挥发性和挥发性助成膜剂的SEA乳胶膜的Tg演化

讨论

在本研究中,我们考察了Tg和助成膜剂的挥发性对乳胶膜Tg演化的影响。首先,典型的助拍剂的tg值在-67到-129℃之间变化。已经确定了商用助拍剂的准确RER值。RER值对于计算它们的值是有用的。用Stratta, Dillon和Semp方程和Fox-Flory方程的修正形式,确定了在水存在时助涂剂蒸发的表观平均活度系数,并用于预测乳胶薄膜的Tg。最后,研究了胶乳膜变形后助剂的损失分为挥发性控制和扩散控制两个阶段。

在这里提出的成膜模型的不同组成部分中有许多近似。毫无疑问,许多系数,例如a和D,可能会随着溶剂浓度的变化而变化。然而,人们认为这些未知数中的许多部分被抵消了,而且这些不确定性被包含在推导的湿期活度系数中。然而,令人振奋的是,这里报告的gi值与Stratta、Dillion和Semp.16报告的值非常一致

这一信息现在被用来显示用四种溶剂配制的SEA乳胶模型的所有方面的可预测性。将薄膜置于恒温恒湿室的玻璃上,用DSC测定薄膜的Tg。结果如图8所示。实线是本工作中模型预测的薄膜的Tg演化,包括挥发率控制方程。在这项工作中没有考虑扩散控制。计算曲线表明,该模型在7小时内给出了相当好的预测。我们将模型与实验之间的偏差归因于~7℃,即溶剂损失机制切换到扩散控制的点。这里,从挥发控制到扩散控制时,环境温度与Tg的差值约为17℃。

由SEA乳胶制备的涂料配方(用于维护涂料)和如图8所示的涂膜助剂的选择,为A提供了超过200小时的耐盐雾性能

在冷轧钢上制备1mil涂层(干厚度)。在16%的颜料体积浓度下,总溶剂或VOC水平为250 g/l。我们实验室的对照实验表明,当环境温度与涂层初始Tg的差值小于50℃时,涂层的抗盐雾(耐腐蚀)能力明显下降。我们假设粒子间聚合物链扩散在扩散控制开始之前基本完成。这一假设支持基于DET结果的结论,该结果表明,对于高分子量pbma基颗粒(Mw = 43万)的固化温度高于Tg 50度的固化温度,颗粒间聚合物链扩散基本上在100分钟内完成对于在环境温度下干燥或固化的维护涂料,数据说明了设计水性热塑性丙烯酸聚合物的难度,该聚合物在VOC水平< 250 g/升的目标环境中表现良好。对于这种涂层应用,需要Tg > ~28℃的热塑性聚合物来获得足够的硬度。

降低聚合物的Tg会降低配方中所需的溶剂含量,但会导致养护涂料的硬度不够。

确认

我们要感谢多伦多大学的Mitch Winnik教授和联合碳化物公司的退休研究员Ken Hoy,感谢他们在这项工作中的启发和指导。此外,我们还要感谢迈克·帕特森,丹尼斯·威尔逊和威尔逊·内森在约翰逊聚合物公司为这项工作提供了领导和资金。

本文在2002年由南密西西比大学高分子科学系主办的国际水性、高固体和粉末涂料研讨会上发表。

有关薄膜形成的更多信息,请联系J.W. Taylor和T.D. Klots, Johnson Polymer, P.O. Box 902, Sturtevant WI 53177-0902;电话262/631.4044。

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