用于密封剂和底漆的新型纳米分散体，具有优异的渗透性、保护性和附着力。

作者：Luciana Vaquero, 技术应用化学与技术服务, Archroma, 巴西圣保罗

市场上，传统乳液的粒径一般大于100纳米(140-200纳米)，有些应用已经在涂料中得到巩固。新型纳米乳液的粒径要小于70纳米。1在30纳米以下，它们通常是半透明或透明的，因为它们的颗粒小于可见光的波长。2与传统体系相比，纳米乳液具有许多优点。本文中将做详细介绍。1，3，4

纳米乳液的一个主要优点是具有更大的渗透性和固化能力，因为较小的颗粒有利于渗透，更多的颗粒数量则增加了接枝位点的数量。5

Archroma公司开发了一种新的三元共聚物纳米乳液，名为Mowilith®LDM 2801，其粒径分布在35-50纳米范围内。该产品的玻璃化转变温度（Tg）为5°C，最小成膜温度（MFFT）低于5°C，干性物质含量约为33%，粘度低于100 cP，便于渗透。即使如此，仍建议使用最低稀释度来增加产品渗透性。

Archroma公司一直秉承“低排放”的理念来开发该款产品，此环保理念共涵盖七个生态方面的内容：无溶剂、无烷基酚聚氧乙烯醚类化合物(APEO)、无有毒化合物、低气味、无氨、低挥发性有机化合物(VOCs)和低甲醛。用这种创新的纳米分散体可以制备出更多的生态密封剂和底漆，而不需要在配方中添加任何成膜助剂。

如前所述，纳米乳液在多孔基材中具有更大的渗透能力。在松木中，通过光学显微镜的分析发现，使用传统的乳液可以穿透大约两个细胞层，而50纳米乳液可以穿透大约三到六个细胞层。

在表面漆膜的形成过程中也可以看到这种差异。在传统乳液中，漆膜的形成主要集中在基材表面，而对于纳米乳液，聚合物漆膜的形成往往集中在基材表面内。

这种渗透行为对于用纳米乳液配制的高性能密封剂和附着力促进渗透底漆的配方和应用至关重要。

图1展示了其中的一些好处：

•松散颗粒固结并防止破裂；

•防止水分迁移；

•减少基材的吸水性，以获得更好的应用/涂层性能（优化使用量）；

•防止盐和碱的风化/迁移，对基材产生额外保护；

•促进涂层的附着力。

密封剂和附着力促进底漆通常具有基材处理，以接受涂层的功能，并最终促进涂层与相关基材的附着力。

本文所述研究的重点是证明使用纳米颗粒分散体的好处，并将此好处扩展到其他基材上，如木材、砖石、混凝土、纤维水泥、瓷砖、地板和灰泥等。其他寻求这些相关特性的材料和应用也可以开发出类似的功能和产品来，以提高成品性能，即使在添加剂上也是如此。

实验与结果

本研究工作分为若干部分，这些工作可能代表每种情况下所描述的具体好处。

基材内部保护（不仅在表面上）-通过毛细作用和渗透力吸收

毛细吸收试验是用传统的市场上的密封剂与Mowilith LDM 2801在圆柱形石膏块中进行对比实验。先将石膏部分侵入一层1.5cm的10%固含的有色密封剂溶液中，放置3小时。

完成后，在100℃下将试样干燥2小时，直至质量稳定，然后分析聚合物的迁移、疏水性和吸收聚合物的最终质量。一个有趣的事实是，17分钟后，整个Mowilith LDM 2801已经被石膏块完全吸收了。

图2表明，在距离石膏约7 cm处，纳米产品存在实际的毛细吸收，而传统的密封剂仅在产品接触表面的基材上形成薄膜。

为了评价纳米颗粒产品的渗透性差异，进行了以下试验。在圆柱形石膏块中，在直径为1cm的地方添加1.0克10%固体含量的密封剂，并使体系维持2小时。然后干燥基材，通过横截面评估渗透性。从图3可以看出，Mowilith LDM 2801（1.1 cm）的渗透性大约是传统密封剂（0.3 cm）的四倍。

所有的工作表明，用Mowilith LDM 2801配制的高性能密封剂增加了产品在基材上的渗透性和毛细吸收，且未形成表面漆膜（表面漆膜易暴露于侵蚀下，并导致涂层和密封剂失效）。这种渗透和形成的基材内膜也有利于松散颗粒的固结，并防止基材破裂，有利于增强其机械强度和耐用性。

增强附着力促进作用和耐水性/疏水性

在施涂密封剂或底漆后，以下工作评估了Mowilith LDM 2801（稀释1份产品：2份水）或不进行任何预处理的基材与漆膜之间附着力的效果差异。

根据ABNT NBR 11003，Tintas-附着力测定的规定方法，在混凝土基材上进行了评估。6重要的是，尽管不需要，但仍然采用了两种附着力测试方法：划X法和划格法。

在所有情况下，无论是否在混凝土基材上施涂密封剂，都要涂抹三层高级缎面油漆。干燥24小时后，以进行附着力的试验。

图4显示了一滴水在未经处理的混凝土基材上、在使用传统的密封剂（图6）上，以及Mowilith LDM 2801（图8）上的吸水性。结果表明，使用任何处理都会突然降低基材的吸水性，但是，传统的密封材料在表面形成了一层光亮的膜，而纳米密封材料则是在基底内形成了一层膜，因而具有更好的保护。

图8-B和8-C展示了使用纳米产品时的附着力。与未预处理的基材（图4-b和4-c）相比，传统密封剂（图6-b和6-c）也增加了漆膜的附着力，但仍低于Mowilith LDM 2801。

图4和图5表明，在未进行预处理的体系中，所涂涂层和基底的附着力不足；饰面涂层会使基材受到所有天气的影响，从而降低附着力与其他性能。

在图6和图7中，传统的密封剂具有附着力促进的功能。在这种情况下，会形成一层表面光亮的密封剂薄膜，因为它处于基材表面，所以会与其他涂层一起暴露在各种问题和损坏中。如果发生这种情况，基材也会受到天气的影响。

在图8和图9中，可以看出使用纳米颗粒密封剂可确保在基材内形成保护屏障，同时具有附着力促进的功能。如果涂层存在任何缺陷或问题，在基材内形成的屏障仍将保留以保护涂层，不会受到影响。因而，也具有更大的保护性，以及基材的持久性。

因此，可以得出如下结论，Mowilith LDM 2801作为一种用于提高附着力的底漆，具有卓越的效果，与传统材料相比，性能更好。此外，它在涂层失效的情况下，仍旧可以对基材提供额外的保护，并通过防水性降低基材的吸水性。

结论

目前，各种结构与表面的耐久性和保质期问题的日益明显。在此背景下，本文总结了一系列基于先进技术材料的实验，以提供改善这些结构和表面使用寿命的解决方案。有三种主要的性能对基材提供了最佳保护，从使用了Mowilith LDM 2801纳米乳液配制的密封剂或高性能底漆上我们可以了解到，它们即为：高渗透性、对附着力的促进性和疏水性。

参考资料：

1 Chern, C.S.; Principles and Applications of Emulsion Polymerization, Wiley, 2008; Daniel, J.C.; Pichot, C. (Eds.). Les Latex Synthétiques, Lavoisier, 2006; van Herk, A. (Ed.). Chemistry and Technology of Emulsion Polymerization, Blackwell, 2005. 2 McClamentis, D.J. Nanoemulsions Versus Microemulsions: Terminology, Differences, and Similarities; The Royal Society of Chemistry, Soft Matter, 8 (2012) 1719-1729. 3 Mader, A.; Antonietta, S. Nanolatexes: Applications in Building, Pitture and Vernici 86 (2) (2008) 31. 4 Colloidal Polymers, Elaissari, A. editor, Dekker 2003, Chapter 3, Ni, P.; Fu, S.; Preparations of Microlatexes Using Polymeric Surfactants or Mixed Surfactants; Chapter 7, Larpent, C. Microemulsion Polymerization, A Way to Synthesize Well-Defined Highly Functionalizes Nanoparticles. 5 Mader, A.; Schirò, A.; Brischetto, Pizzo, M.B. Interactions and Penetration of Ppolymers and Nanolatexes into Wood: An Ooverview, Progress in Organic Coatings 71 (2011) 123-135. 6 ABNT NBR 11003, Paints - Determination of Adhesion.