彈性乳膠漆在幹燥成膜後所形成的塗膜,是一種由作為成膜物質的高聚物和顏料、填料增強體等所組成的複合材料。由於高聚物具有黏彈性,所以塗膜這種複合材料也具有黏彈性。
高聚物由於溫度不同而呈現3種力學狀態–玻璃態、橡膠態和黏流態。玻璃化轉變溫度Tg是高聚物的特征指標。當高聚物在其玻璃化溫度以下時,處於玻璃態,變成堅硬的固體,沒有彈性,一般的塗膜基本就是這種情況。當高聚物在其玻璃化溫度以上時,處於橡膠態,此時所呈現的力學性能是高彈性。彈性乳膠漆就是基於高聚物的這一力學性能而製成的。也可以說.彈性乳膠漆就是將使用溫度置於成膜物質的橡膠態平台上的塗料。
由於塗膜使用溫度是客觀存在的,是人們無法改變的,所以要使塗膜的使用溫度高於高聚物的玻璃化溫度,惟一的方法就是降低成膜物質高聚物的玻璃化溫度。所以說,生產彈性乳膠漆的乳液是玻璃化溫度很低的彈性高聚物。比如說,有的甚至低至-45℃。不僅塗膜的最低使用溫度要高於Tg,而且最高使用溫度也必須在橡膠態平台上,而一年內最高溫度和最低溫度差約40-50℃ ,這就要求高聚物有一個足夠寬的橡膠態平台。
此外,選擇作為彈性乳膠漆的成膜物質,應既軟又韌,彈性模量低,極限強度適中,延伸率高。
Wicks認為國,把玻璃化溫度作為柔性和脆性的分界點是錯誤的。柔性和脆性的分界點是脆化溫度Tb,而不是玻璃化溫度Tg。在Tb以下,聚合物是脆的;在Tb和Tg之間,聚合物是硬而可延展的;在Tg 以上,聚合物是軟的。
脆化溫度(brittleness temperature)是塑料、橡膠在規定的衝擊條件下出現脆性破壞的溫度,是表征耐寒性的一個重要指標。
不同熱塑性聚合物的Tg和Tb差別很大。聚苯乙烯的Tb比Tg約低10℃,而雙酚A聚碳酸酯的Tb 比Tg低350℃。聚丙烯酸酯和聚甲基丙烯酸酯的Tb和Tg,有的是很接近的,而有的差別較大,如下表所列。表下麵的圖是它們的脆化溫度。
從上圖可以看出,這些聚合物的脆化溫度先是隨著烷基碳原子數的增加而下降,到達最低點後,又隨烷基碳原子數的增加而升高。聚丙烯酸酯和聚甲基丙烯酸酯分別以八碳酯和十二碳醋為最低。一旦烷基異構化,其脆化溫度就高於正烷基酯。一些聚丙烯酸酯和其異構體的玻璃化溫度及脆化溫度可見上表。
據此估計,彈性乳液聚合物的Tb約比Tg低10℃,具體視其組成和結構而定。這也就是說,當使用溫度在Tg以下約10℃內時,彈性乳膠漆塗膜不是脆的,而是硬而有延展的。
彈性建築乳膠漆的彈性機理
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