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水溶性高分子化合物又称水溶性树脂或水溶性聚合物,是一种亲水性的高分子材料,在水中能溶解或溶胀而形成溶液或分散液。水溶性树脂涂料是以水溶性树脂或不同类型的分散树脂为基料的涂料,因而也常称为水基涂料。水溶性树脂性涂料不仅制造过程不使用溶剂、施工过程不排放有机溶剂,而且要完全符合国际流行的4E(经济、环保、高效、性能卓越)原则,因而,水溶性树脂涂料的发展呈现了良好的前景,已经形成了水溶性树脂涂料工业。
水溶性树脂涂料的基本组成为不同形式的水溶性树脂(高分子)、颜料、填料和有关助剂,在施工应用过程中以水做稀释剂。水溶性高分子可以分为天然水溶性高分子、半合成水溶性高分子和合成水溶性高分子三大类。
天然水溶性高分子以植物或动物为原料,通过物理过程或物理化学的方法提取而得。这类产品最常见的有淀粉类、海藻类、植物胶、动物胶和微生物胶质等。藻蛋白酸钠、阿拉伯胶、胍胶、骨胶、明胶、干酪素、黄芪胶等都是这类天然化合物的代表。
半合成水溶性高分子由天然物质经化学改性而得。改性纤维素和改性淀粉是主要的两大类。常见的品种有:羧甲基纤维素、羟乙基纤维素、甲基纤维素、乙基纤维素、磷酸酯淀粉、氧化淀粉、羧甲基淀粉、双醛淀粉等。
合成类水溶性高分子有加聚类和缩聚类两种。加聚类产物有聚乙烯醇、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸酯、聚氧化乙烯、聚乙二醇、聚马来酸酐、聚乙烯吡咯焼酮等,缩聚类产物有水溶性环氧树脂、酚醛树脂、氨基树脂、醇酸树脂、聚氨酯树脂等。
合成树脂之所以能溶于水,是由于在聚合物的分子链上含有一定数量的强亲水性基团,例如含有羧基、羟基、氨基、配基、酰氨基等。它们仅可部分溶于水中,只有进一步成盐或皂化反应,使水溶性树脂绝大多数以中和成盐或其他的形式获得更好的水溶性。其类型如下:带有氨基的聚合物以羧酸中和成盐;带有羧酸基团的聚合物以胺中和成盐;破坏氢键,例如使纤维素甲基化制成甲基纤维素;皂化,例如聚乙酸乙烯酷皂化可得到聚乙烯醇。为了提高树脂的水溶性,调节水溶性漆的黏度和漆膜的流平性,必须加入少量的亲水性有机溶剂如低级的醇和醚醇类,通常称这种溶剂为助溶剂。它既能溶解高分子树脂,本身又能溶解于水中。为使树脂能全部溶解,需要正确地选择所用的助溶剂。助溶剂的选择亦需考虑所用胺的性能。实践证明采用仲丁醇作助溶剂得到的溶液黏度小,且有较好的稳定性。
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