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1、成膜機(jī)理
水性丙烯酸樹脂一般由乳液聚合法制備，其水性丙烯酸乳液的成膜過程主要包括4個(gè)階段（如圖1所示）：（1）涂覆后水分開始蒸發(fā)，乳液逐漸變得濃稠；（2）隨著乳液中水分的繼續(xù)揮發(fā)，乳膠粒子逐漸靠攏并相互接觸達(dá)到密集狀態(tài)；（3）當(dāng)水分蒸發(fā)到一定程度時(shí)，乳膠粒子間隙變小并形成細(xì)小的毛細(xì)管，在毛細(xì)管極壓作用下發(fā)生形變并逐漸融合，直到粒子間界面消失；（4）此階段中，乳膠粒子聚結(jié)老化并達(dá)到機(jī)械干燥狀態(tài)，最終乳液會(huì)在金屬表面形成一層致密的保護(hù)膜。
丙烯酸樹脂的成膜過程直接影響到其防腐性能，其中，粒子聚結(jié)老化的機(jī)械成膜階段（即成膜過程的第4階段）對(duì)涂膜的影響最為重要，因?yàn)樗员┧針渲诰酆线^程中，往會(huì)加入一些能提高干膜附著力的丙烯酸單體，這些單體通常含有具有一定親水性能的羥基和羧基，而在環(huán)境潮濕的條件下，水分子可通過涂膜上的劃痕、針孔及裂紋擴(kuò)散到涂膜內(nèi)部，并與丙烯酸分子上的羧基發(fā)生強(qiáng)烈的締合作用（如圖2所示），從而可能導(dǎo)致涂膜的耐腐蝕性能下降[7]。從圖1可以看出，在水性丙烯酸乳液成膜的最后階段中，乳膠粒子邊界層是通過聚合物分子鏈的內(nèi)部擴(kuò)散而形成最終的涂膜，然而在此階段中，涂膜極易受內(nèi)在或外在等因素影響而產(chǎn)生裂紋、劃痕、氣孔等缺陷。所以，如何控制或避免此階段各因素對(duì)涂膜產(chǎn)生的影響，對(duì)獲得性能優(yōu)良及避免涂膜過早失效極為重要。
2、影響成膜以及防腐性能的關(guān)鍵因素
成膜物質(zhì)（即樹脂）是涂料的主要成分，也是涂料的基礎(chǔ)，是涂膜對(duì)金屬基材產(chǎn)生良好附著力的根源。丙烯酸樹脂中的單體通常被分為硬單體、軟單體和功能單體3類，在不同單體、不同比例、不同聚合方法和工藝條件下所制備的丙烯酸聚合物，其性能差異很大。
所用顏料按照功能的不同，可分為3類：（1）防銹顏料，不僅能賦予涂膜優(yōu)異的耐腐能力，還可以延長(zhǎng)其使用壽命，是防腐涂料的主要原料；（2）體質(zhì)顏料，用以增加涂膜的厚度、耐磨性能及提高涂膜強(qiáng)度；（3）著色顏料，主要用于面漆，提供美觀性，同時(shí)具備優(yōu)異的耐候性及耐久性。在涂料生產(chǎn)、貯存和使用過程中，顏料的用量與樹脂之間的相互作用等對(duì)涂膜的防腐性能都有相當(dāng)大的影響。
玻璃化溫度（Tg）是設(shè)計(jì)聚合物的重要參數(shù)，通過調(diào)整單體的種類或比例制備相應(yīng)Tg的樹脂乳液可得到特定彈性或脆性的涂膜。
環(huán)境條件也是影響水性丙烯酸成膜的一大關(guān)鍵因素。涂料的成膜過程需要在適宜的溫度和濕度下進(jìn)行，只有這樣才能使干燥后的涂膜性能達(dá)到最佳狀態(tài)。例如，在極高的相對(duì)濕度下，水分的蒸發(fā)受到抑制，成膜緩慢甚至困難；溫度過高則成膜過程中會(huì)產(chǎn)生大量的氣泡使得涂膜的性能變差。
另外，涂料在涂裝前必須將基材表面的油漬、雜質(zhì)等清理干凈或者用砂紙將其表面打磨平整，然后再進(jìn)行涂裝，否則涂膜干燥后極易剝落或產(chǎn)生裂紋，從而失去防腐能力。
為得到性能良好的水性丙烯酸防腐涂料以及避免涂膜過早失效，在制備丙烯酸乳液時(shí)應(yīng)盡可能考慮多方面因素對(duì)涂膜產(chǎn)生的影響（圖3），例如選擇性能優(yōu)良的丙烯酸樹脂作為成膜物質(zhì)、選擇合適的配方以及對(duì)基體表面進(jìn)行良好的處理等。
3、存在的問題
水性丙烯酸防腐涂料在擁有諸多優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，仍存在一些不容忽視的問題。例如，為使丙烯酸樹脂具備水溶性等特點(diǎn)，在其制備過程中必須在丙烯酸樹脂分子中引入如羧基、羥基等親水性基團(tuán)，然而正是這些基團(tuán)的引入，導(dǎo)致了涂膜的耐溶劑性、耐水性和耐污性變差，同時(shí)涂膜的硬度也隨之下降，成本也被提高。另外，為提高丙烯酸樹脂的相溶性和乳液溶解性，往往還需要添加一定量的親水型助劑（如水性分散劑、乳化劑等），這些助劑在涂膜干燥固化后會(huì)一直殘留在涂膜中，最終導(dǎo)致涂膜的吸水性變大，這不僅嚴(yán)重影響了涂膜的防腐性能，而且還會(huì)對(duì)環(huán)境造成一定影響。此外，水性丙烯酸涂料還存在固含量偏低、涂膜熱黏冷脆、干燥時(shí)間長(zhǎng)、基材易出現(xiàn)“閃蝕”以及涂膜對(duì)基材表面清潔度要求較高等缺點(diǎn)。正是這些缺點(diǎn)導(dǎo)致了水性丙烯酸防腐涂料的應(yīng)用范圍受到極大的限制。如何克服這些缺點(diǎn)，制備出性能優(yōu)異、實(shí)用性強(qiáng)、適用范圍廣的水性丙烯酸防腐涂料，是當(dāng)前國(guó)內(nèi)外業(yè)界面臨的一大挑戰(zhàn)。
