为了人类的安全和全球的可持续发展，对环保型涂料的研究迫在眉睫。水性涂料以水作为分散介质和稀释剂。其突出的优点是使用的水作为分散介质无毒无害，在制造、储存和运输过程中无爆炸危险，解决了溶剂型涂料中VOC含量高的问题。同时，水性涂料还具有价格低廉、不易白化、干燥快、施工方便等优点。水性涂料在建筑、工业防腐、家具、家装、汽车制造等领域的应用越来越广泛，已成为世界涂料发展的重要方向之一。但水基涂料存在成膜温度高，在寒冷的冬季难以成膜的问题，给施工带来不便。本文从水基涂料成膜机理的角度讨论了影响成膜的几个重要因素。

1. 水性涂料的成膜机理

水性涂料的成膜过程是在成膜助剂的作用下，经过聚合物粒子的浓缩、聚集堆积、挤压变形、熔合成膜的过程。水性涂料的成膜过程是多阶段的，是非分子水平的。在任何阶段都可能出现不完全，乳液颗粒在成膜助剂的帮助下形成均匀的连续相，使水性涂料成膜。

1966年，Bradford等人提出了成膜温度须大于聚合物的玻璃化转变温度(Tg)的概念。成膜过程的三个阶段是水蒸发;乳状液颗粒接近变形，趋于致密;相互扩散，当t> Tg时，薄膜形成。这就是水性涂料的物理成膜机理。

对于水溶性涂料，由于树脂需要溶于水，所以其分子量不会太大。因此，它们大多是热固性的。树脂中的活性基团与外交联剂的活性基团发生交联反应，形成不溶不溶的网状结构，提高了涂膜的性能。

2. 乳液结构和性能对成膜温度的影响

乳化液的成膜温度(MFT)是乳化液颗粒聚集在一起形成连续膜的温度。它是表征聚合物乳液成膜特性的常用方法，也是单组分水基涂料的限值。当使用温度超过MFT时，乳液形成连续的透明膜;反之，当应用温度低于MFT时，则会形成白色粉状裂纹膜。因此，为了满足使用要求，单组份水性涂料的使用温度应超过MFT。影响MFT的因素包括乳液中乳液颗粒的结构、乳液颗粒的尺寸、乳液合成中表面活性剂的选择、合成工艺等。

2.1乳胶颗粒结构的影响

乳剂是由乳胶颗粒和水组成的。乳胶颗粒被高分子材料包裹，表面材料的性能直接影响到MFT的性能。乳胶颗粒可以具有均匀的结构或核-壳结构。具有软壳硬核结构的核-壳结构乳液在较低温度下可成膜。而软核硬壳型核壳乳液的成膜温度较高。含可交联官能团的乳液的成膜温度比不含可交联官能团的乳液的成膜温度高。

2.2颗粒大小

乳化液颗粒的大小影响漆膜的质量。所制得的漆膜粒径较细，漆膜均匀，漆膜光泽度高。随着乳液粒径的增大，MFT趋向于Tg。随着乳胶粒子的粒径变得更小,粘度增加,乳状液的毛细管压力对膜的形成和粒子的总表面面积增加,这有利于链末端的渗透表面的粒子,并促进粒子的变形形成电影,从而减少分区。亲水性单体往往停留在胶乳颗粒的外层，因此MFT的水平取决于亲水性单体的性质。

2.3表面活性剂

乳化剂的分子包括两种不同类型的部分。非离子乳化剂在水溶液中不会解离成离子，其作用效果与介质的pH值无关。在聚合物表面形成吸附层，防止聚合物分子相互碰撞，从而提高聚合物粒子的分散稳定性;该型乳化剂水解时，会产生阴离子基团，使聚合物表面带负电荷，使聚合物颗粒相互排斥，减小颗粒尺寸，从而降低成膜温度。

2.4合成工艺

包括进料顺序、操作方法、温度控制等。

3.成膜添加剂对MFT的影响

成膜助剂，又称凝结剂、聚结剂，通过降低聚合物的表面积、降低表面能、控制水分的蒸发来促进聚合物成膜。乳化成膜过程完成后，成膜助剂从涂膜中挥发出来，使聚合物的玻璃化转变温度恢复到初始值。实验证明，助膜剂的水溶性、配伍性和挥发性影响助膜剂在涂料中的状态、运动行为和使用效果。成膜助剂在乳状液颗粒的聚变和成膜阶段充当溶剂。在成膜助剂的作用下，乳液颗粒之间的界面消失，形成连续均匀的膜。低温成膜可能性越大，成膜温度随助膜剂用量的增加而降低。但是，如果剂量增加到一定程度，效果并不明显，但会增加成本。所以它的剂量应该控制在一定的范围内。