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摘要：水性成膜助劑是水性涂料的重要組成部分，與涂料的最低成膜溫度，漆膜性能，涂料穩定性等息息相關。本文將探討成膜助劑在涂料中的作用及重要性。
常見成膜助劑
那么成膜助劑對涂料性能的影響有哪些呢？本文將從成膜溫度、漆膜干燥速度、漆膜外觀、漆膜性能四個方面進行闡述。
與最低成膜溫度的關系
在水性涂料中，配方工程師一般會關注乳液的兩個重要參數：玻璃化溫度Tg、最低成膜溫度MFFT。
玻璃化溫度(Tg)：指無定形聚合物（相對結晶型聚合物而言，包括線形、支鏈形及交聯型聚合物）由高彈態向玻璃態轉變時的溫度，也是聚合物中大分子鏈段開始運動的最低溫度。
最低成膜溫度(MFFT)：指乳液能夠形成連續而理想涂膜的最低溫度。例如一個MFFT為50℃的水性乳液，在室溫條件下如果不使用成膜助劑，乳液中的水分揮發后，將無法實現乳膠粒子的連續成膜，而呈粉狀或開裂狀的不連續膜。
對于一個水性單相丙烯酸乳液來說，一般情況下：
Tg越高，其MFFT也越高，因此需要較多的成膜助劑，會增加VOC的含量。
Tg較低，雖然低溫容易成膜，所需的成膜助劑用量也較少，但漆膜較軟，耐沾污較差等。
核殼結構的自交聯水性丙烯酸乳液具有多個Tg及自交聯單體，硬核軟殼可以兼顧低溫成膜的需要，又改善了漆膜的硬度和抗粘連等性能。
成膜助劑的種類與用量對乳液的最低成膜溫度有明顯的影響，如下圖所示。
根據上圖，對于一個MFFT 為25℃的水性丙烯酸乳液，在加入相同用量的不同成膜助劑后，測得的MFFT值，結果顯示：
不同成膜助劑類型降低最低成膜溫度的程度不同：DPnB>Texnol>PNB>BG>DBG>DPM
隨著成膜助劑用量的增加，MFFT值呈下降趨勢，水性涂料的施工溫度一般要求在5℃以上。當MFFT到達一定溫度，如0℃，此后再增加成膜助劑，最低成膜溫度不再有明顯的下降。
不同水性乳液對成膜助劑的選擇不同，這與乳膠粒子本身的單體類型、親水親油性，以及表面張力甚至固化條件等有關，需要對不同成膜助劑進行篩選。
小貼士
親水型成膜助劑在乳液中較多分布在水相和乳膠粒子的親水表面。親油型成膜助劑容易對乳膠粒子進行溶脹，進入乳膠粒子內部，使乳膠粒子體積變大，粘度升高，在成膜階段幫助乳膠粒子進行表面融合相互纏繞。
一般認為親油性成膜助劑的成膜效率較高，但親油型成膜助劑容易造成乳膠粒子破壞，出現穩定性差，甚至破乳現象。
與漆膜干燥速度的關系
漆膜干燥速度的影響因素
溫度、濕度、風速
由于水的蒸發潛熱大，水性涂料中稀釋劑水的揮發會受濕度、溫度的影響，因此水性涂料的干燥速度應綜合考慮溫度、濕度、風速的影響。
水分、成膜助劑的揮發、交聯反應基團
由水性涂料的成膜機理可知，在水分揮發過程中，毛細管作用力使乳膠粒子相互靠近、變形、相互堆積，成膜助劑使乳膠粒子軟化、Tg降低、乳膠粒子相互纏繞、相互溶解，甚至交聯反應等最終形成連續的漆膜。
在此過程中，水分、成膜助劑的揮發和交聯反應基團都會影響漆膜的干燥速度。
成膜助劑常被稱為臨時的增塑劑，在漆膜成膜過程中及成膜后，從漆膜中溢出。以上述成膜助劑為例：
Texnol的揮發速度最慢，在水性自干丙烯酸涂料中會較長的殘留，對實干影響較大；
PM、乙醇等揮發速度快，在某些施工應用中，為提高干燥速度選擇在施工時加入，但這種操作對涂料的耐溶劑性要求較高，風險較大，容易出現相容性差，顆粒反粗等問題。
應用實踐
在對表面外觀要求如流平性較高的涂層體系中，需要表干慢、實干快，通過加入適當的成膜助劑可以提高漆膜的開放時間，提高流平性。
在水性涂料中，為了調整干燥速度，往往會將快干慢干（親水型/疏水型）成膜助劑混搭使用。
與漆膜外觀的關系
水性涂料的潤濕劑可以起到降低表面張力、提高潤濕流平的作用。不同的成膜助劑也會影響漆膜的表面張力。
一些研究表明：
親水型成膜助劑（如DPM、PM、 BCS）在水性體系中主要分布在水相，對水性涂料的表面張力影響比較大，對涂料的粘度具有一定的稀釋作用。在具有一定降低表面張力作用的同時，加入量過多會引起穩泡或者縮邊的現象。
以下是加入等量的不同成膜助劑后，對清漆漆膜表面外觀的影響。
由于一些親油性成膜助劑對乳膠粒子的溶脹較為嚴重，容易造成破乳等現象，在成膜助劑的加入時可以選擇較為溫和的加入方式，如成膜助劑與水、潤濕劑、pH調節劑等預混合均勻后攪拌狀態下緩慢加入。
與漆膜性能的關系
除了漆膜外觀，成膜助劑對漆膜的性能也具有一定影響，如硬度、耐水性、耐鹽霧性能等。
硬度
下圖為不同成膜助劑對漆膜的硬度建立的影響，可以發現，揮發速度較快的成膜助劑對硬度的發展有利。
耐水性、耐鹽霧性
不同成膜助劑及混拼對漆膜耐水性有影響，一般認為成膜助劑的親水性越強，對漆膜的早期耐水性和漆膜的耐鹽霧性能影響就越大，而疏水性成膜助劑對漆膜的早期耐水性影響較小。
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