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提高涂料的發(fā)泡性,核心是通過配方調(diào)整、工藝優(yōu)化或添加功能性助劑,促進(jìn)涂料在施工或固化過程中產(chǎn)生均勻、穩(wěn)定的氣泡,同時(shí)***氣泡結(jié)構(gòu)與涂料性能(如附著力、耐久性)的平衡。以下是具體方法及原理:
發(fā)泡劑是提升涂料發(fā)泡性的關(guān)鍵,其作用是在特定條件(如溫度、pH 變化、機(jī)械攪拌)下釋放氣體(如 CO?、N?),形成氣泡。需根據(jù)涂料類型(水性、溶劑型、粉末型)選擇適配的發(fā)泡劑:
通過化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生氣體,適用于需要高溫固化或化學(xué)反應(yīng)型涂料(如聚氨酯涂料、環(huán)氧涂料):
無機(jī)發(fā)泡劑:
碳酸氫鈉(小蘇打):受熱(50-100℃)分解產(chǎn)生 CO?和水,成本低,適用于低溫固化涂料,但易導(dǎo)致涂料 pH 升高,需配合有機(jī)酸(如檸檬酸)調(diào)節(jié);
碳酸銨 / 碳酸氫銨:分解溫度低(30-60℃),產(chǎn)氣量大,但氨氣殘留可能影響涂料氣味和附著力,適合對(duì)氣味要求低的場(chǎng)景(如工業(yè)防腐涂料)。
有機(jī)發(fā)泡劑:
偶氮化合物(如偶氮二甲酰胺 AC):受熱(150-200℃)分解產(chǎn)生 N?,產(chǎn)氣穩(wěn)定,無腐蝕性,適用于高溫固化涂料(如粉末涂料、汽車修補(bǔ)漆);
磺酰肼類(如苯磺酰肼 BSH):分解溫度約 100-140℃,釋放 N?,氣泡細(xì)膩,適合水性涂料,但易受酸性條件影響分解效率。
使用要點(diǎn):需控制發(fā)泡劑粒徑(通常 5-20μm)和添加量(0.5%-5%),過量可能導(dǎo)致氣泡破裂或涂料強(qiáng)度下降。
通過揮發(fā)或機(jī)械攪拌引入氣體,適用于常溫施工涂料(如乳膠漆、彈性涂料):
低沸點(diǎn)溶劑:如正戊烷、氟利昂替代品(HFCs),在涂料中溶解后,通過溫度升高或壓力降低揮發(fā)成氣體,形成氣泡,常用于溶劑型發(fā)泡涂料(如聚氨酯泡沫涂料);
空氣 / 惰性氣體:通過高速攪拌(轉(zhuǎn)速 1000-3000r/min)將空氣卷入涂料,或直接通入 N?,配合穩(wěn)泡劑使用,適合水性涂料(如內(nèi)墻保溫發(fā)泡涂料)。
發(fā)泡性不僅取決于產(chǎn)氣能力,更依賴氣泡的穩(wěn)定性(避免破裂或合并),穩(wěn)泡劑通過降低表面張力、增加液膜強(qiáng)度實(shí)現(xiàn):
表面活性劑類:
非離子型表面活性劑(如聚氧乙烯失水山梨醇酯 Tween、烷基酚聚氧乙烯醚):降低涂料表面張力,使氣泡易形成且液膜更堅(jiān)韌;
氟碳表面活性劑:表面活性極高,能在氣泡表面形成致密保護(hù)膜,耐水性優(yōu)于傳統(tǒng)表面活性劑,適合戶外發(fā)泡涂料。
聚合物類:
纖維素醚(如羥乙基纖維素 HEC):增加涂料黏度,減緩氣泡上升速度,同時(shí)吸附在氣泡表面,增強(qiáng)液膜韌性;
聚乙烯醇(PVA)、聚丙烯酰胺(PAM):高分子鏈在氣泡間形成物理纏繞,阻止氣泡合并,適合水性涂料,但需控制用量(1%-3%),避免涂料黏度過高。
無機(jī)膠體:
氣相二氧化硅、膨潤土:通過形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)增稠涂料,同時(shí)膠體顆粒吸附在氣泡表面,提高液膜機(jī)械強(qiáng)度,適用于需要高觸變性的涂料(如厚漿型發(fā)泡涂料)。
涂料的黏度、固含量及樹脂類型直接影響氣泡的形成與保留:
低黏度涂料易導(dǎo)致氣泡上浮破裂,高黏度則阻礙氣體釋放,需通過增稠劑(如黃原膠、締合型增稠劑)將黏度調(diào)節(jié)至 5000-20000mPa?s(旋轉(zhuǎn)黏度計(jì)測(cè)定),形成 “半凝膠” 狀態(tài),幫助氣泡穩(wěn)定;
對(duì)于機(jī)械發(fā)泡涂料,可適當(dāng)降低基料黏度(如減少樹脂用量),便于氣體卷入。
樹脂的成膜性和彈性直接影響氣泡液膜強(qiáng)度:如丙烯酸樹脂、聚氨酯彈性體,成膜后柔韌性好,能包裹氣泡而不易破裂;
避免使用高結(jié)晶性樹脂(如聚乙烯醇縮甲醛),其硬脆的膜結(jié)構(gòu)易導(dǎo)致氣泡受壓破裂。
固含量過高(>60%)會(huì)使涂料黏稠度過大,阻礙氣體擴(kuò)散;過低則液膜過薄,氣泡易合并,通常控制在 30%-50% 為宜;
對(duì)化學(xué)發(fā)泡劑(如碳酸氫鈉),需調(diào)節(jié)涂料 pH 至弱堿性(pH 7.5-9),避免酸性條件提前觸發(fā)分解。
工藝參數(shù)影響氣泡的數(shù)量、大小和分布均勻性:
提高攪拌速度和時(shí)間:轉(zhuǎn)速越高(如 2000-5000r/min),卷入的氣泡越多且越細(xì)密,但需避免過度攪拌導(dǎo)致氣泡破裂(可通過階段性攪拌:先高速分散,再低速維穩(wěn));
控制攪拌溫度:物理發(fā)泡時(shí),低溫(20-30℃)可降低氣體溶解度,減少氣泡逸出。
對(duì)于化學(xué)發(fā)泡涂料,固化溫度需匹配發(fā)泡劑分解溫度(如 AC 發(fā)泡劑需 160-180℃固化),升溫速率不宜過快(5-10℃/min),避免氣泡集中爆發(fā);
延長固化時(shí)間:緩慢固化可使氣泡均勻生長,減少因快速成膜導(dǎo)致的氣泡被困而破裂。
保溫涂料:需氣泡均勻且閉孔***(>80%),可優(yōu)先選擇偶氮類發(fā)泡劑 + 聚乙烯醇穩(wěn)泡劑;
輕質(zhì)涂料:側(cè)重降低密度,可增加物理發(fā)泡劑比例(如引入 N?微球);
注意平衡:過度發(fā)泡可能導(dǎo)致涂料附著力、耐候性下降,需通過實(shí)驗(yàn)測(cè)試(如測(cè)泡孔密度、吸水率、抗壓強(qiáng)度)優(yōu)化配方。
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