水性聚氨酯的成膜機理

1、水性聚氨酯成膜的條件

水性聚氨酯成膜過程可以描述如下。

①充填過程。水揮發，微粒相互相靠近而達到密集充填狀態。

②融合過程。微粒表面層破壞，微粒相互接觸。

③擴散過程。分散體粒子間的分子鏈互相擴散，形成有一定力學性能的均相膜。

Brown在建立的數學模型基礎上推導出成膜條件公式：G≤35（σw/a）/R

式中，G為分散體粒子的剪切模量；σw/a為水/空氣界面張力；R為分散體的粒子半徑。

可見，分散體的成膜能力與分散體的粒子剪切模量及分散體的粒徑成反比。

為了獲得連續涂層就必須降低分散體粒子的粒徑或降低粒子的粒徑。親水成分多，乳液粒徑小，分散性較好，成膜性好，但不利于膠膜的耐水性。如果粒子內已形成交聯結構，則粒子的剪切模量較高，不利于成膜。

2、水性聚氨酯成膜性能

乳液的成膜性能是指乳液涂到底物上，干燥后在底物的表面形成均勻膠膜的能力。聚氨酯乳液的成膜性能不僅和聚氨酯的分子量、乳液中殘存溶劑的種類和數量、粒子的平均直徑和乳液的黏度等密切相關，還和乳液的固化速率有關。若易揮發溶劑的殘存量較大時，乳液的固化速率快，固化后的膜易產生氣泡，收縮，起皺。若在這種乳液中加入少量的高沸點溶劑，既不影響固化速率，又能得到平展無氣泡的膠膜。粒子直徑的大小也會影響固化速率。直徑越小，固化速率越慢，但成膜性越好，固化后得到的膠膜的物理機械性能也越好。對乳液黏度的要求取決于具體的應用。