塗膜の耐水性と表面の保護には非常に重要な関係があり、本記事では塗膜の耐水性について、耐水性の定義と性能、浸水のミクロな過程とメカニズム、影響要因、改善方法、実際の応用例。。

一、塗膜の耐水性の定義と性能

1、塗膜の耐水性。コーティングが湿気や雨に長時間さらされても、コーティング本来の物理的特性および化学的特性を維持できます。亀裂、脱落、剥離、水膨れ、劣化などの現象が発生しません。

2、塗膜耐水性意義。塗膜の主樹脂は主に高分子材料であり、水分が存在すると変色、軟化、接着不良、膨れ、さらには膜割れが発生することが多く、塗膜の耐水性は塗膜の性能の重要な指標となります。塗膜も剥がれます。

3、耐水性能。①変色。樹脂または色は、水の作用により発色団を生成します。②柔らかくする。塗膜の膨潤や可塑化は強度や硬度の低下につながります。③アタッチメントの失敗。コーティング膜と基材の間の界面（一部の水素結合または容易に加水分解される化学結合を含む）が水分子に置き換わり、その結果、密着性が大幅に低下します。④陽気な。塗膜の軟化や密着不良により、塗膜中の水分が揮発して塗膜が浮き上がります。

2. 水浸しの微宇宙的な過程とメカニズム

コーティングが水と接触すると、コーティングの微細な亀裂、細孔、欠陥、またはコーティングと基材の間の界面に沿って水分が塗膜の内部に侵入する可能性があります。

塗膜内の溶剤やその他の揮発性成分の加水分解や加水分解反応を引き起こし、酸、アルコール、エステルなどの一連の劣化生成物を生成しますが、これも塗膜の劣化の主な原因の1つです。パフォーマンス。

塗膜の膨張、収縮、膨潤、応力の発生を引き起こし、最終的には塗膜の亀裂、脱落、剥離、破損の原因となります。

湿気の存在はまた、コーティング化学物質の揮発または膨潤を誘発し、その結果、コーティング内の架橋ネットワークの破壊、溶解、弱体化または破壊を引き起こす可能性があります。これらは、配合、硬化システム、分子量、架橋度など、コーティング製造の関連要素に関連しています。

コーティングへの水分の浸透は、複数の化学的および物理的プロセスが関与し、コーティングの製造、塗装される表面、使用環境などのいくつかの要因によって影響されるため、複雑になる場合があります。

1塗膜に対する水の影響には主に次の 2 つの側面があります。

①塗膜は吸水性が強く、水分を取り戻しやすい（または乾燥が遅く、完全に乾燥しにくい）（万能）

②塗膜が水と様々な物理的・化学的相互作用を起こし、塗膜の性能を低下させやすい状態（加水分解されやすいエステル結合やエーテル結合を含むなど）

2、塗膜の吸水メカニズム

①化学的親和性。塗膜中の親水基は、カチオン配位や水素結合により極性基の表面に水分子を吸着させ、ある程度の吸水性を示す。 （塗膜形成後は一般に化学吸着が支配的となります）

②浸透。塗膜中に電解質が存在すると浸透圧が発生し、塗膜の外側にある水分が内側に浸透しようとします。もちろん、コーティング膜の凝集エネルギーが比較的大きい場合には、この浸透圧を部分的に相殺する傾向があります。

③毛細管現象。多孔質物質によく見られる吸水現象は物理吸着の一種ですが、もちろん物質自体が水に対してある程度の親水性を持っていなければなりませんが、珪藻土のように塗膜が乾燥した状態では完全に親水性がありません。閉じた脱気チャネル。

三つ、塗膜耐水性影響を与える要因

1、親水基。①イオン性——無機塩、有機電解質（イオン性界面活性剤など）。②非イオン性極性親水基——主にカルボキシル、ヒドロキシル、アミド、ニトリルなど。③無機酸化物: 特定の触媒など。③物理吸着の多孔質毛細管構造: 成膜プロセス中に完全に閉じた脱気チャネルがない場合は、珪藻土などの多孔質フィラーを使用します。④その他：ポリエーテル変性ノニオン活性剤は、イオン活性剤に匹敵する極性のため、ポリエーテル鎖の形成が非常に長くなり、塗膜形成後も塗膜中に残留するため、耐水性はアニオン活性剤ほど良くありません。アミン塩クラスの界面活性剤。⑤親水基の親水性の相対的な大きさ(定性)比較: アシッドルート>酸>アミド ≈ ヒドロキシル ≈ ニトリル ≈ エーテル。

2、樹脂皮膜形成。TG、相対分子量、分子鎖の動きの自由度、膜形成-耐水性。

3、乳化剤の量と乳化方法。塩形成法、自己乳化法、外部乳化法。

4、架橋結合およびその他の成分が配合されています。①暴露環境：水温、光、水質などの暴露環境要因の違いは、コーティングの耐水性に影響します。②基材の種類: 基材が異なると、コーティングの密着性と耐水性に影響します。③コーティング硬度:コーティングが硬ければ硬いほど、一般的に耐水性は高くなります。④コーティングの微細構造：塗膜の耐水性は塗膜内部の構造や下地との密着状態に影響します。。⑤コーティングの厚さ: コーティングが厚ければ厚いほど、一般的に耐水性は高くなります。⑥コーティング配合: コーティング配合の成分と比率が異なると、コーティングの耐水性に影響します。⑦加速老化条件: さまざまな加速老化条件を使用して、さまざまな実際の使用条件をシミュレートすると、コーティングの耐水性にも影響します。

上記の要因の相互作用は、コーティングの耐水性に共同して影響を与えます。したがって、塗膜の耐水性を調査・評価するには、これらの要素を総合的に考慮し、体系的な研究を行う必要があります。

四、塗膜耐水性改善する方法

1, 耐水性に優れた樹脂と硬化剤です。

耐水性の良い樹脂分散液には以下の指標があります。

水酸基価が高いほど、酸価ができるだけ低いほど。

ガラス転移温度が高い（柔軟な鎖でアルコールが少ない）。

分子量が高く、分子量分布が狭い。

極性モノマーをできるだけ少なくする。

尿素環状アミンおよび湿潤時の接着力を強化できるその他のモノマーを配合。

適切な塩形成助剤。

2, フィラーの量を最小限に抑えるか、疎水性の良いパウダーを選択してください。

モンモリロナイトやカオリンなど、明らかに親水性の膨潤を示すケイ酸塩フィラーは注意して使用する必要があります。

タルカムパウダーや沈降硫酸バリウムなどのフィラーの場合は、疎水性処理を選択することをお勧めします。

有機着色剤の場合は、化学構造、帯電性、使用する界面活性剤に注意が必要です。

コーティング膜の疎水性は、ナノ材料、特にナノ酸化ケイ素化合物を添加することによっても得ることができる。

3, 式中の「親水構造」（親水基）の含有量を減らします。

4, 塗膜の架橋密度を高め、硬化反応の完全性を高めます。

5, 塗膜の表面張力を下げる。

利用F置換アルキルやシロキサン系レベリング剤は塗膜の表面張力を低下させ、塗膜にある程度の疎水性を持たせます。

PS: 最初の 3 項目は強固な資本、最後の 2 項目は防御です

6、早期耐水性と長期耐水性。一つ目は塗膜の初期耐水性を向上させることですが、初期耐水性を確保するには乾燥時間が短いことが重要な条件であることは言うまでもありませんが、長期耐水性を得るには塗膜の水との親和性を低下させる必要があります。あるいは塗膜の水に対する遮断性を向上させる。

五、塗膜耐水性実用化

水性ポリウレタンフィルムを例に挙げます

1, ポリオールの選択。一般に、ポリエーテルポリオールの疎水性はポリエステルポリオールよりも明らかに優れているため、ポリエステルポリウレタンと比較すると、ポリエーテルポリウレタンの強度と接着性は劣り、テトラヒドロフランジオールなどの機械的強度と耐水性が良好です。

2, 架橋剤。一般に、架橋度が高くなるほど、システムの防水性能は向上します。

3、親水性鎖延長剤。一般に、親水性鎖延長剤の含有量が多くなると、プレポリマーの水への分散効果が向上し、得られるエマルジョンの透明性が増し、製品の安定性が向上するが、耐水性は低下する。

4、エマルジョンの粒子サイズ。水系ポリウレタンの成膜メカニズムから見ると、粒子径が小さいほど成膜性に優れ、水分子の浸透を防ぐことができますが、一方で粒子径が小さいほど、系内の親水性成分が多いほど膜の耐水性は低下し、後者の影響が前者よりも大きくなることがよくあります。

5、イソシアネート指数 (R価値）。一緒にR数値が大きくなるにつれて構造中のベンゼン環、ウレタン結合、ウレア結合などの疎水基の割合が増加し、フィルムの耐水性が向上します。一緒にR値が増加すると、プレポリマー中の残留物が増加します-下士官含有量が多くなると乳化時に水やジアミンとの反応で生成する尿素結合が多くなり、尿素結合は2つになります。N原子、ウレタンには1つが含まれていますN原子。そのため、尿素結合による三次元的な水素結合力がカーバメートよりも強いため、フィルムの耐水性が悪化します。

6、中和剤。アニオン性水性ポリウレタンを例に挙げると、水酸化ナトリウムなどの不揮発性中和剤と比較して、製膜プロセス中に水の揮発とともに揮発するアンモニア水、トリエチルアミンなどの揮発性中和剤を選択します。後者はフィルム系内により多くの残留物を引き起こす-COO-、フィルムの耐水性も、前者の方が後者よりも優れていることを明確に示しています。

6. アプリケーションで発生した問題

1、塗膜が柔らかいと耐水沸性がよくなりますか？

理由：煮沸工程において塗膜は柔らかく、基材とともに変形する可能性があり、塗膜が多少変形する確率は比較的低い

2、煮たり水に浸したりすると粘着力が落ちますが、時間が経てば粘着力が回復するものと回復しないものがあるのでしょうか？

修復可能: 塗膜は損傷せず、水が揮発すると下地との化学結合が再形成され、接着力が生じます。

修復不可能: 塗膜が損傷しており、湿気により塗膜と基材間の化学結合が破壊されています。