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涂料樹(shù)脂的相溶性探討
不同聚合物之間共混以提高材料的性能，是己經(jīng)被廣泛采用的方法。在涂料產(chǎn)品中使用混合樹(shù)脂要比高分子材料使用得更早。但是涂料樹(shù)脂結構復雜，且多為熱固性，理論研究比較少，近些年來(lái)，隨著(zhù)涂料科技的發(fā)展，其樹(shù)脂的微觀(guān)結構，形態(tài)學(xué)以及粘彈性等方面的研究日見(jiàn)深入。盡管有關(guān)這方面的基礎理論與方法大都來(lái)自高分子學(xué)科，但與高分子相比較，涂料樹(shù)脂有其特點(diǎn)，同時(shí)涂料性能的要求與高分子材料也不同，所以對涂料樹(shù)脂共混的相容性的研究是很重要的，可為新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)提供依據。
樹(shù)脂相容性對性能的影響
為了滿(mǎn)足不同底材上涂層的各種性能，涂料樹(shù)脂需要不同樹(shù)脂共混。例如醇酸/氨基、醇酸/環(huán)氧、環(huán)氧/丙烯酸等，這是大家所熟知。隨著(zhù)涂料工業(yè)的發(fā)展和對涂料性能的要求愈來(lái)愈高，新的涂料樹(shù)脂共混體系不斷出現，如聚酯/丙烯酸，氟碳/丙烯酸，丙烯酸/有機硅(有機/無(wú)機雜化樹(shù)脂)， 以及自分層涂料、液晶接枝樹(shù)脂等，已成為涂料樹(shù)脂發(fā)展的方向之一。
一般來(lái)說(shuō)，不同樹(shù)脂間共混效果，對各方面的件能有很大的影響。對液體涂料，可能影響以下幾方面：
樹(shù)脂的溶解性
混合樹(shù)脂在有機溶劑中的溶解性與單一樹(shù)脂是不同的。需要調節溶劑的溶度參數，改變混合溶劑的組成，才能得到透明的樹(shù)脂溶液。
樹(shù)脂溶液的粘度
相同濃度下，混合樹(shù)脂的粘度與單一樹(shù)脂的粘度往往不同，原因比較復雜，與樹(shù)脂結構、分子量、組成比例等有關(guān)，要仔細調節，否則會(huì )對施工造成影響。
樹(shù)脂溶液的貯存穩定性
共混樹(shù)脂的溶液體系，在貯存時(shí)有可能出現相分離，導致沉淀，或是溶液不均勻。也可能在貯存過(guò)程中發(fā)生凝聚態(tài)結構的變化，從而導致性能的變化。
從涂層物理性能考慮，可能影響以下幾方面：
漆膜的外觀(guān)
共混樹(shù)脂涂料，在干燥過(guò)程中，由于樹(shù)脂收縮率不同，可能重新產(chǎn)生相分離，使干燥漆膜產(chǎn)生桔皮、漆膜不平整、消光等漆病。
漆膜的抗沖擊強度、硬度、劃傷性與防腐蝕等性能
樹(shù)脂共混的目的是期望能產(chǎn)生性能上的正協(xié)同效應，達到滿(mǎn)意的綜合性能，如共混效果不佳， 可能產(chǎn)生負協(xié)同效應，結果適得其反。對功能性涂料尤為重要。
值得說(shuō)明的一點(diǎn)是固化劑的加入，如某種固化劑在單一樹(shù)脂中有良好的溶解性，但在混合樹(shù)脂中有可能溶解不佳，影響固化效果，最終導致漆膜性能不好。同樣涂料助劑如催干劑、抗桔皮劑、流平劑等與混合樹(shù)脂也有相容性的問(wèn)題，否則會(huì )影響使用效果，應仔細選擇與配方。
樹(shù)脂(聚合物)相容性的基本概念
與高分子材料應用的聚合物相比較，涂料用樹(shù)脂有其自身的特點(diǎn)。一般說(shuō)來(lái)，熱固性樹(shù)脂相對分子量比較低，通常在10000以下，分子鏈上帶有官能團，常為非晶聚合物，固化過(guò)程中通過(guò)官能團之間化學(xué)反應交聯(lián)成膜，這些都有利于不同樹(shù)脂間共混，提高其相容性。
從幾種不同聚合物共混的相容性考慮，大致可有以下三種情況：
完全不相容體系
無(wú)論采用何種方法進(jìn)行混合，如混煉或溶液混合，最終得到的共混物都是分相的，只能體現各自聚合物的性能，不產(chǎn)生協(xié)同效應。在高分子材料中常作為復合材料使用。涂料產(chǎn)品中，利用這種性質(zhì)開(kāi)發(fā)出自分層涂料，一次施工可同時(shí)得到底漆和面漆，避免使用中涂，有利于節能和環(huán)保。
完全相容體系，也稱(chēng)均相體系
不同樹(shù)脂之間達到分子水平接觸，是可將一種樹(shù)脂視為溶劑, 另一種視為溶質(zhì)的溶液體系。由于高分子之間的相互溶解很困難，這種體系在高分子材料中比較少， 典型的有聚苯醚/聚苯乙烯、聚氯乙烯/丁腈橡膠等共混物。這種體系往往產(chǎn)生協(xié)同效應，是開(kāi)發(fā)新材料的途徑?？墒沁@種體系在涂料中已經(jīng)應用了幾十年，最典型的就是醇酸/氨基體系。由于涂料樹(shù)脂分子量比較低，分子中帶有很多極性基團，分子間相互作用力強，比較容易達到均相體系。醉酸樹(shù)脂就是具有容易與多種樹(shù)脂相混合的特點(diǎn)，廣泛應用于與其他樹(shù)脂配合，產(chǎn)生好的協(xié)同效應，提高涂料的綜合性能。
部分相容體系
這是最復雜的也是最值得研究開(kāi)發(fā)的一類(lèi)體系。
提高共混樹(shù)脂相容性的方法
改善共混樹(shù)脂的相容性對于提高涂枓的性能和開(kāi)發(fā)新型涂料產(chǎn)品是十分重要的，同時(shí)不同的工藝條件會(huì )嚴重影響共混的效果，因此要對性能進(jìn)行檢測和結構表征，其中需要對干燥漆膜作形態(tài)學(xué)觀(guān)察。
對聚酯/氨基/有機硅雜化樹(shù)脂涂料的組成對漆膜抗劃傷性及表面硬度的影響研究，為了提高聚酯/氨基樹(shù)脂與有機硅樹(shù)脂的相容性，先對有機硅樹(shù)脂水解，使有機硅上的烷氧基變成羥基，有助于與氨基樹(shù)脂反應。
當有機硅含量為11.4wt%時(shí)，由于有機硅樹(shù)脂存在于漆膜的表面，可以提高漆膜的抗劃傷性能。
不同有機硅含量的聚酯/氨基/有機硅涂料漆膜的形態(tài)
接枝共聚是提高樹(shù)脂相容性的有效方法。不相容的兩種樹(shù)脂，如采用接枝方法，在一種樹(shù)脂的分子上接枝另一種樹(shù)脂，可以有效的防止相分離，并可用于制備水性涂料。
丙烯酸(酯)混合單體存在下，使用自由基引發(fā)劑，與不飽和聚酯樹(shù)脂接枝反應，得到不飽和樹(shù)脂/丙烯酸樹(shù)脂接枝共聚物，經(jīng)加胺成鹽，可制備水分散體涂料。從DSC測定可呈現有二個(gè)玻璃化溫度，但SEM(掃描電鏡)對漆膜試樣觀(guān)察，發(fā)現具有極好的相容性(圖4)。同時(shí)具有良好的漆膜物理性能。
不飽和聚酯接枝丙烯酸涂料涂膜的SEM形態(tài)
聚酯-酰胺結構的超支化聚合物，與聚氨酯預聚體反應，得到兩相結構的雜化涂料，同時(shí)可制得水分散體，從SEM可清楚觀(guān)察到連續相和分散相。分散相的粒徑約為50nm，可見(jiàn)具有極好的相容性，并可獲得良好的漆膜性能。
聚酯-酰胺超支化聚合物接枝聚氨酯SEM形態(tài)
研究過(guò)聚酯-酰胺超支化聚合物端基與聚乙二酵甲醚(平均分子量550)反應，得到接枝聚合物 。SEM觀(guān)察同樣可看到兩相結構，分散相粒子也約為50nm。親水性的聚乙二醇與疏水性的聚酯是不相容的，但通過(guò)接枝可以很大程度提高其相容性，防止進(jìn)一步分相。
超支化聚酯-酰胺接枝聚乙二醇SEM形態(tài)
利用類(lèi)似的方法，在超支化樹(shù)脂端基接枝氟碳化合物，得到一種聚酯/氟碳雜化樹(shù)脂，從DSC測定有二個(gè)玻璃化溫度，可見(jiàn)是部分相容的多相體系，得到的漆膜具有良好的物理性質(zhì)，并提高了漆膜的疏水性。
氟碳接枝超支化樹(shù)脂DSC圖
提高不同樹(shù)脂間的相容性還有多種方法。在涂料樹(shù)脂制備或配方中，可利用加入增容劑(涂料助劑)來(lái)提高相容性，它是一種界面劑，結構中兩頭分別親不同的二種樹(shù)脂，使一種樹(shù)脂很好地分散于另一樹(shù)脂中。使用不同類(lèi)型的固化劑，使二種樹(shù)脂分別交聯(lián)，形成互穿網(wǎng)絡(luò )樹(shù)脂，得到多相結構，可避免進(jìn)一步相分離，從而獲得性能上正協(xié)同效應，提高涂料的物理性能。
結語(yǔ)
涂料科技的發(fā)展為涂料產(chǎn)品質(zhì)量與性能的提高提供結實(shí)的基礎。近些年來(lái)，在涂料基礎研究上取得了跳躍式的進(jìn)步，主要表現在從性能要求出發(fā)，進(jìn)行合理的分子設計；應用現代的儀器設備對結構作表征，深入了解結構與性能的關(guān)系：從材料科學(xué)的角度，研究干燥漆膜的物理性質(zhì)，如靜態(tài)與動(dòng)態(tài)的粘彈性、表面抗劃傷性、防腐蝕性以及光性能和電性能等等，勢必推動(dòng)涂料產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)與性能的提高。
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