為了人類的安全和全球的可持續發展，對環保型涂料的研究迫在眉睫。水性涂料以水作為分散介質和稀釋劑。其突出的優點是使用的水作為分散介質無毒無害，在制造、儲存和運輸過程中無爆炸危險，解決了溶劑型涂料中VOC含量高的問題。同時，水性涂料還具有價格低廉、不易白化、干燥快、施工方便等優點。水性涂料在建筑、工業防腐、家具、家裝、汽車制造等領域的應用越來越廣泛，已成為世界涂料發展的重要方向之一。但水基涂料存在成膜溫度高，在寒冷的冬季難以成膜的問題，給施工帶來不便。本文從水基涂料成膜機理的角度討論了影響成膜的幾個重要因素。

1. 水性涂料的成膜機理

水性涂料的成膜過程是在成膜助劑的作用下，經過聚合物粒子的濃縮、聚集堆積、擠壓變形、熔合成膜的過程。水性涂料的成膜過程是多階段的，是非分子水平的。在任何階段都可能出現不完全，乳液顆粒在成膜助劑的幫助下形成均勻的連續相，使水性涂料成膜。

1966年，Bradford等人提出了成膜溫度須大于聚合物的玻璃化轉變溫度(Tg)的概念。成膜過程的三個階段是水蒸發;乳狀液顆粒接近變形，趨于致密;相互擴散，當t> Tg時，薄膜形成。這就是水性涂料的物理成膜機理。

對于水溶性涂料，由于樹脂需要溶于水，所以其分子量不會太大。因此，它們大多是熱固性的。樹脂中的活性基團與外交聯劑的活性基團發生交聯反應，形成不溶不溶的網狀結構，提高了涂膜的性能。

2. 乳液結構和性能對成膜溫度的影響

乳化液的成膜溫度(MFT)是乳化液顆粒聚集在一起形成連續膜的溫度。它是表征聚合物乳液成膜特性的常用方法，也是單組分水基涂料的限值。當使用溫度超過MFT時，乳液形成連續的透明膜;反之，當應用溫度低于MFT時，則會形成白色粉狀裂紋膜。因此，為了滿足使用要求，單組份水性涂料的使用溫度應超過MFT。影響MFT的因素包括乳液中乳液顆粒的結構、乳液顆粒的尺寸、乳液合成中表面活性劑的選擇、合成工藝等。

2.1乳膠顆粒結構的影響

乳劑是由乳膠顆粒和水組成的。乳膠顆粒被高分子材料包裹，表面材料的性能直接影響到MFT的性能。乳膠顆?？梢跃哂芯鶆虻慕Y構或核-殼結構。具有軟殼硬核結構的核-殼結構乳液在較低溫度下可成膜。而軟核硬殼型核殼乳液的成膜溫度較高。含可交聯官能團的乳液的成膜溫度比不含可交聯官能團的乳液的成膜溫度高。

2.2顆粒大小

乳化液顆粒的大小影響漆膜的質量。所制得的漆膜粒徑較細，漆膜均勻，漆膜光澤度高。隨著乳液粒徑的增大，MFT趨向于Tg。隨著乳膠粒子的粒徑變得更小,粘度增加,乳狀液的毛細管壓力對膜的形成和粒子的總表面面積增加,這有利于鏈末端的滲透表面的粒子,并促進粒子的變形形成電影,從而減少分區。親水性單體往往停留在膠乳顆粒的外層，因此MFT的水平取決于親水性單體的性質。

2.3表面活性劑

乳化劑的分子包括兩種不同類型的部分。非離子乳化劑在水溶液中不會解離成離子，其作用效果與介質的pH值無關。在聚合物表面形成吸附層，防止聚合物分子相互碰撞，從而提高聚合物粒子的分散穩定性;該型乳化劑水解時，會產生陰離子基團，使聚合物表面帶負電荷，使聚合物顆粒相互排斥，減小顆粒尺寸，從而降低成膜溫度。

2.4合成工藝

包括進料順序、操作方法、溫度控制等。

3.成膜添加劑對MFT的影響

成膜助劑，又稱凝結劑、聚結劑，通過降低聚合物的表面積、降低表面能、控制水分的蒸發來促進聚合物成膜。乳化成膜過程完成后，成膜助劑從涂膜中揮發出來，使聚合物的玻璃化轉變溫度恢復到初始值。實驗證明，助膜劑的水溶性、配伍性和揮發性影響助膜劑在涂料中的狀態、運動行為和使用效果。成膜助劑在乳狀液顆粒的聚變和成膜階段充當溶劑。在成膜助劑的作用下，乳液顆粒之間的界面消失，形成連續均勻的膜。低溫成膜可能性越大，成膜溫度隨助膜劑用量的增加而降低。但是，如果劑量增加到一定程度，效果并不明顯，但會增加成本。所以它的劑量應該控制在一定的范圍內。