乳胶漆的PVC(颜料体积浓度)和CPVC(临界颜料体积浓度)是涂料配方设计中的两个关键参数,它们对乳胶漆的性能和应用有着重要的影响。PVC是指在涂料的干膜中颜填料(包括颜料和体质颜料)所占的体积比例,而CPVC是当基料刚好能够填满颜填料之间形成的空隙时的PVC值。超过CPVC值后,涂层的物理和化学性能会出现转折点,这会对涂膜的性能产生显著影响。
在涂料配方设计中,颜料和体质颜料的品种及重量保持不变时,PVC值会随着基料量的变化而变化,但CPVC值则是一个常数,它主要与颜填料的粒径分布和粒子的几何形状有关。对于球形颜料粒子,可以通过理论计算得出其CPVC值。然而,对于水性乳胶漆而言,情况有所不同。乳胶漆的基料是由乳液形成,乳液是球形乳胶颗粒的悬浮液,而颜料也以粒子形态分散在水介质中。在成膜过程中,水分挥发后,基料粒子和颜填料粒子共同形成紧密堆积,基料粒子变形,分子链相互扩散粘合而形成紧密涂层。
对于乳胶漆而言,CPVC值不仅与颜填料的粒径分布和粒子的几何形状有关,还与乳液的粒径及分布、粒子的形变能力(玻璃化温度)和几何形状有关。即使颜填料品种和重量不变,采用不同的乳液(包括成膜助剂)也会导致CPVC值变化。因此,乳胶漆的CPVC通常被称作LCPVC(乳胶漆的临界颜料体积浓度)。
不同PVC值的乳胶漆会有不同的性能表现。通常情况下,当PVC低于CPVC时,涂膜的附着力、耐洗刷性、流平性较好。而当PVC高于CPVC时,涂膜性能会有较大变化,耐洗刷性会急剧下降,透气性上升。由于填料与基料的折光指数相近,所以在低PVC时填料没有遮盖力。当PVC高于CPVC时,基料无法完全包裹颜填料,形成颜填料、基料和空气三相共存,此时填料呈现出一定的遮盖力。
乳液粒径的大小对CPVC值也有重要影响。粒径较小的乳胶颗粒易于运动,容易进入颜料粒子之间,形成较紧密的接触。理论上,乳液粒径减小,能够包裹相同颜料粒子的乳胶颗粒数量增多,从而影响PVC值。实验观察表明,较小的乳胶粒径会有较高的CPVC值,意味着使用更细粒径的乳液能够提高乳胶漆的性能。有些研究表明,CPVC和乳液粒径之间的关系接近线性,也有人认为这种关系是对数性的。
乳液对CPVC的影响在实际应用中极其重要,尤其在需要降低配方成本的同时保持较高性能的场合。因此,选择合适的乳液产品和优化配方设计,以确保乳胶漆具有较高的CPVC,并尽量缩小PVC与CPVC之间的差距,是涂料配方工程师和技术人员追求的目标之一。
在外墙用乳胶漆和高档内墙乳胶漆配方中,PVC通常低于CPVC以确保优良的涂膜性能。而对于一般内墙乳胶漆,由于成本考虑,其PVC可以超过CPVC。在涂料工业中,为了在保证涂膜性能的同时降低成本,开发高PVC乳胶漆成为了研究的一个重要方向。通过采用不同乳液并优化配方设计,可以实现高PVC乳胶漆的开发,并尽量缩小其PVC与CPVC之间的差距,以达到最佳的性价比。