第 1 章 文献综述
1.1 涂料分类
从环保的角度，涂料可分为三大类：（1）以水代替有机挥发物的涂料—水性涂料；（2）无溶剂涂料又称固体粉涂料；（3）粉末涂料对建筑涂料而言，最重要的是水性涂料。水性涂料包括水乳型和水溶型。水性涂料目前在建筑涂料中几乎占 100%[1]。不难看出，随着涂料工业的发展，以水为主要溶剂的水性涂料占有重要的地位。而作为内墙的乳胶漆涂料发展更是迅速。
1.1.1 乳胶涂料的基本知识
乳胶漆的英文的对应词是 latex paint.这个词在美国是通用的。但是，在欧洲和日本的文献中，则更多地用 emulsion paint. Emulsion 应译为乳液。而我们对 emulsion paint 这个词的反映仍是乳胶漆而不是乳液漆。乳胶漆广泛地采用乳液作为基料，粒径一般在 50～500 nm，固体份通常都会超过50%[2]。制取乳胶是由丙烯酸、丁基丙烯酸酯、醋酸乙烯、苯乙烯和丁二烯等单体通过乳液聚合而成的。配制乳胶漆不但需要加入颜料、填料以外，还要加入相应的分散剂。为了增加成膜能力，还需要加入聚结溶剂。是高沸点的有机物，它将保留在漆膜中，聚结溶剂的基本作用是促进单个聚合物粒子聚结形成连续的膜，并减少干漆膜中的内应力，当温度或水含量改变而导致基体发生涨缩和其它变化时，以便保持漆膜的完整性和良好的附着力。
1.1.2 乳胶涂料成膜过程
乳胶涂料是由悬浮于水中的乳胶颗粒组成，颗粒与颗粒间以水相隔。必须使球形胶粒形变才能使乳液形成无间隙的连续聚合物涂膜[3]。图 1.1 描述了水性乳胶涂料的成膜过程。当水性乳胶涂料涂覆于被涂物上后，随着水分不断地挥发，乳胶粒子中间相互接触促，挤压，使聚合物颗粒变形，由小颗粒融合成大胶粒，当足够的成膜时间以后逐渐形成连续透明涂膜。
由图 1.1 清晰可见，Latex 粒子的变形的，融合的过程。成膜过程中水分子经过乳液颗粒的间隙不断移动到涂层的表面而留下的空隙，造成 Latex 粒子的接触和变形。水分则在涂层表面挥发形成连续的聚合物膜。Latex 粒子的变形受到聚合物弹性模量的制约，是颗粒聚结的一个必不可少的步骤。如果 Latex 粒子弹性模量过高，则 Latex 粒子不容易发生变形，也就很难形成连续的膜。Latex 成膜温度通常是在接近 Tg 的温度以下。每种不同成分的乳液都有一定的最低成膜温度，也即，Latex 形成透明、连续、无裂纹涂膜的最低温度。换句话说，Latex 只有在高于其 MFFT(最低成膜温度)时，才会形成连续涂膜。因此要降低成膜温度，必须降低 Latex 的玻璃化温度 Tg。MFFT 才会不同于 Tg 的原因是 Latex颗粒中所含的水与皂具有增塑作用。低于 MFFT 下的涂层不成膜，还会产生许多裂纹和缺陷，也不透明。这是由于颗粒之间存在可以散射可见光的间隙，间隙通常可达几百埃。
第 2 章 水性乳液的成膜过程模拟.................................. 7
2.1 乳胶涂料动态模拟过程的........................................ 7
2.2 动态模拟结果......................................................... 8
第 3 章 水性乳液的耐水性模拟............................................... 19
3.1 实验原理............................................................ 19
3.2 主要试剂及仪器...................................................... 19
3.3 实验操作及数据...................................................... 20
3.4 结果与讨论.......................................................... 23
3.4.1 不同组成对涂层失重率的.................................. 23
3.4.2 溶度参数与碳环.................................................. 26
3.4.3 溶度参数与亲水性基团............................................ 26
3.4.4 溶度参数与交联密度.............................................. 26
3.4.5 溶度参数与表面张力.............................................. 27
第 4 章 结论
通过计算机对乳胶涂料的成膜过程的模拟，使我们对乳胶涂料的性质以及成膜过程有了进一步的了解，为改进涂料的性能打下了基础。主要完成如下工作：采用 VC++语言编程，动态地描述了水性乳液的成膜过程。在模拟过程中，计算机根据当前的时间调用随机数，决定某一随机乳胶分子出现的位置，然后又通过随机数对于每个分子的运动情况进行控制，使得模拟的总体情况更加贴近现实。同时将乳胶分子的总体运动方向设为向下运动，溶剂分子的总体运动方向设为向上。随着时间的进行，溶剂分子的数目不断地减少，并且运动速率也会发生变化。最后，分子堆积在一起，完成了成膜的第一阶段。接着程序停顿几秒钟后，进行第二阶段的过程，形成最终的膜。因膜的厚度较小，所以程序对最终形成的膜进行了放大处理。整个模拟过程具备了较强的交互能力，涉及溶剂的扩散系数、 温度、 空气边界层厚度对溶剂的挥发速率等对成膜过程的影响，并给出了可视化的图形界面，使得每个因素对于溶剂挥发的影响得到了比较直观的影像。由于选取了部分参数并给出了模拟过程中的一些图形，为以后进一步的改进涂料的性质打下了基础。
同时由于程序采用线程机制，也为改进程序提供了方便。利用溶度参数来定量描述涂膜耐水性。耐水性是涂料涂膜的一个重要性质。现今的许多资料给出的涂膜耐水性及其相关影响因素，多是从实验中或实践中得出的经验性结论，或者就是某个具体实验的实验结果。几乎没有材料对涂料的耐水性问题给出一个定量的判断标准。本论文提出一个与涂料耐水性有关的模型，希望能给涂膜耐水性的定量描述提供点参考意见。有机物的溶解需要溶质与溶剂的溶度参数相近（类似于相似相容）。如果溶质与溶剂的溶度参数相距较远，则溶解较难进行，甚至不溶，即有机物的耐水能力增强。所以，我推想如果涂膜与水的溶度参数值相差越远，其耐水性也应较强。这样，以溶度参数来定量描述涂膜耐水性就成为可能。
