第三节　涂膜性能与PVC的关系

PVC对涂膜性能有很大影响，当PVC>CPVC时，颜料粒子得不到充分的润湿，在颜料与基料的混合体系中存在空隙，当PVC<CPVC时，颜料以分离形式存在于黏结剂相中，颜料体积浓度在CPVC附近变化时，漆膜的性质将发生突变，因此，CPVC是涂料性能的一项重要表征，也是进行涂料配方设计的重要依据。颜料体积浓度对涂膜机械性能的影响如图2-1所示。

图2-1　颜料体积浓度对涂膜机械性能的影响

从图2-1可以看出，颜料体积浓度对涂膜机械性能的影响分为两个阶段，首先随着颜料体积浓度的增加，密度、强度、黏结强度等机械性能增强，但当PVC值达到一个临界点后，上述机械性能降低，该临界点即为临界颜料体积浓度CPVC。

漆膜的渗透性是成膜物的本质。在色漆膜中，渗透性在PVC增加到一定程度时才开始增大，达到CPVC后就急剧增大。超过CPVC后的渗透性增大是由于漆膜中有了孔隙，如图2-2（a）所示；而未达到CPVC时的增大是由于颜料在漆膜内分布不均，如前所述，有的区间大、有的区间小，有的区间甚至超过了CPVC。PVC与防腐蚀性能的关系如图2-2（b）所示。对屏蔽型防蚀涂料而言，渗透性小，阻止腐蚀物质渗入到漆膜/底材界面的能力就大，锈蚀速率就小。对抑制型来说，需要有合适的渗透性，使水分渗透到达漆膜/底材的界面，溶解防蚀颜料，产生一定的离子浓度，以钝化金属底材，达到防蚀效果。因此渗透性既不能过大而引起漆膜起泡，又不能太小而使离子浓度过低而无法有效地防蚀，可用PVC来调节合适的渗透性。成膜物的漆膜是个渗透膜，水分和其他介质可从漆膜外渗透入漆膜/底材界面，也可从这界面渗透出去，这决定于漆膜两侧的渗透压差。当漆膜/底材界面上有可溶性盐，如磷化处理后未洗净的残留盐分时，水就会从外界向界面渗透，并聚集在此点上。聚集的水逐渐增多，对这点上的漆膜的压力就会逐渐增大，当压力大于漆膜与底材间的附着力时，就出现了起泡现象。当PVC逐渐增大时，漆膜的渗透性也逐渐增大，渗透压差就不易增大了，起泡倾向也逐渐降低了。超过CPVC则很少有起泡现象，因为漆膜有孔隙的存在，渗透压差不易形成。

图2-2　颜料体积浓度对涂膜渗透性能的影响

由图2-3（d）可见，PVC对涂膜的遮盖力影响也较大，当PVC小于CPVC时，遮盖力先随着PVC的增加而提高，随后增幅变小，当PVC超过CPVC时，遮盖力又快速提高。

由图2-3（e）可见，随着PVC的逐渐增大，表面粗糙度逐渐提高，漆膜的光泽随之下降，接近CPVC时最低，因此可通过改变PVC来调节涂膜的光泽度。这里需要指出的是，在PVC远远小于CPVC，即涂料中颜料含量较少时，PVC的增大对表面粗糙度影响不大，但光泽也有较大的下降，这是因为在成膜过程中，溶剂挥发时所形成的底（层）面（层）对流会夹带颜料运动，使颜料在漆膜中分布不均匀的缘故。例如质量很轻、粒径很小的消光粉在对流中被带到了表面，因表层的黏度较高（溶剂在此挥发出去之故）而被黏附住，在表层形成了很高的PVC而造成了光泽的大幅下降，但总的PVC却是较低的，是达不到这样低的光泽的。

图2-3　颜料体积浓度对涂膜光学性能的影响

在涂料设计时，可以利用CPVC、PVC对遮盖力的影响特点。例如天花板漆不易沾污，也不需要擦洗，强度一般要求不高，这时可以使PVC大于CPVC，使遮盖力大大增加，以便充分利用“空气”这个最便宜的颜料；但对墙壁用涂料，则应使PVC低于CPVC。底漆的PVC一般大于CPVC，这样可使面漆的漆料渗入底漆的空隙以增加面漆与底漆间的结合力。由此可见，PVC/CPVC对漆膜的性能影响非常大。PVC和CPVC之比称为比体积浓度：

Δ=PVC/CPVC

在配方中应重视Δ，例如高质量的有光汽车面漆、工业用漆和民用漆（面漆），其Δ在0.1～0.5之间，半光的建筑用漆，Δ在0.6～0.8之间，而无光内外墙涂料在1.0左右，天花板漆Δ>1，金属保护底漆Δ在0.75～0.90之间，可以保证有较好的防锈和防气泡性能，而对于要用砂纸打磨的底漆，Δ在1.05～1.15之间，这样可使打磨容易，涂层对砂纸有较少的黏滞力。

金红石型钛白粉体积浓度与遮盖力之间有一个特殊的关系，即它在CPVC以前有一个最高值，当PVC为22%时遮盖力最高，当浓度大于22%时遮盖力反而下降，其原因不是很清楚。由于PVC在18%～22%之间遮盖力变化不大，一般为节省金红石型钛白粉，用量只加到PVC为18%，如果增加一些惰性颜料，因为它们可以取代一些不起作用的钛白粉，钛白粉用量可降至15%。