在水性建筑涂料体系中，表面活性剂能提高分散稳定性、基材的润湿性以及增强涂料的光泽和色泽。在此将磷酸酯类表面活性剂在半光水性建筑涂料中的作用作一介绍。

1、磷酸酯及其在涂料中的作用

磷酸酯是一种阴离子型表面活性剂，用磷酸做亲水基。磷酸酯表面活性剂是乙醇和一种活性磷酸衍生物的反应产物，通常商业磷酸酯由单酯、双酯、残留乙醇以及磷酸混合而成。磷酸酯最终混合物的性能主要由起始乙醇以及四种不同物的组成而决定。因此，磷酸酯的最终混合物的性能，可以通过改变制备过程中乙醇的含量以及控制最终产品中不同组分的比例来确定。磷酸酯最初是以游离酸的形式制备的，但用碱能将其中和成盐。

涂料中使用磷酸酯通常是基于它的表面活性，因此主要用作表面活性分散剂。配方中引入的磷酸部分作为润湿和分散剂可以明显增强涂料的光泽和色泽，且避免由于贮存而引起的粘度升高的现象，提高表面润湿性以及提供较好的分散稳定性。在低VOC配方中一定量的磷酸酯可以取代乙二醇以及其它挥发性试剂，最终改善涂膜开放时间,增加其冻融稳定性和热稳定性。由于助剂的效果依涂料配方而定，因此，当配方的组成发生变化时，该助剂的效果也将随之改变。

由于磷酸基团和金属表面发生相互作用，所以涂料具有防腐性和抗金属粘性。由于磷酸酯类表面活性剂具有良好的颜料分散稳定性，包括一些活性颜料如Fe2O3、ZnO，故可用来制备稳定、均一的有机和无机颜料的分散体以用作广谱色浆。

通常，水性配方在研磨或调浆阶段加入少量的磷酸酯类表面活性剂(通常用量为固体含量的0.2%～0.5%)，但在乳胶涂料生产工艺中的任何阶段加入磷酸酯均可以产生积极的作用。因此，在涂料配制前(基料制备时作乳化剂或后聚合稳定剂)使用磷酸酯不仅使涂料的最终性能良好，而且也能降低配制时由于加入了其他不必要的助剂而带来的有害性。

2、实验部分

2.1涂料配方(见表1)及表面活性剂用量(见表2)

表1低VOC半光涂料配方

表2表面活性剂用量

表1的涂料配方中没有加入表2所列的表面活性剂。每一种表面活性剂的精确用量见表2。

2.2   实验方法

(1)试验中所控涂料在调浆阶段没有加入任何表面活性剂，该漆料被等分后，在所控的漆料中加入表2中所列表面活性剂的最佳含量。与没有加表面活性剂的漆料相对比进行评价，观察表面活性剂的加入对漆料性能是否产生影响。将这些漆料充分混合，从漆料的罐内状况以及固化成膜后的性能来总体评价。

(2)涂料的稳定性可以通过检测涂料在不同时间，如制作后、隔夜以及一周后的KU、ICI值来评价。涂料的性能取决于冻融循环性以及140℃、10天热稳定性。在这种极限条件下通过跟踪涂料粘度的变化来评价涂料配方的稳定性。

(3)可对涂料的开放时间(用湿边涂刷)、表面润湿性、涂料色浆稳定性-颜色翻新以及罐内浮色来评价，为了使分析更简单化，只对色浆B(炭黑)和色浆F(氧化铁红)进行评价。

(4)可对涂膜的性能如光泽(20°、60°）、对比率、反射率、抗粘性、去污性、黄变指数和闪蚀性进行评价。闪蚀性可以通过在一块未经处理的冷辊钢板涂抹一层101.6mm厚的湿涂膜来评价，涂料允许自干，施工后24h内观察。观察结果可用ASTM D610标准来检测评价。

3、结果与讨论

3.1光泽评价(见图1)

图1：光泽评价

涂料配方中通常加入表面活性剂来增加涂料的光泽，改善颜料含量和涂料的稳定性，并提高表面润湿性。图1是对涂料光泽改进的描述，表面活性剂的加入，涂料的光泽有所增强，非磷酸酯类助剂可以使60°(或20°)的光泽增加(1～2)个单位，而加入磷酸酯类助剂，光泽增加更明显，通常为(5～15)个单位。磷酸酯也可作分散稳定剂以防止絮凝，在涂料生产的调浆阶段加入磷酸酯类助剂可以提供较好的防絮凝性。

3.2   表面润湿率评价

表面活性剂也能提高表面的润湿性，图2对不同助剂的润湿性进行了评价，非磷酸酯类助剂的加入对表面润湿性的改善较小，而磷酸酯类助剂却有较大的改进。

图2表面润湿率评价

3.3   色浆稳定性评价

表面活性剂因其良好的润湿性和分散性也有利于水性配方中色浆的加入，色浆的稳定性通常用浮色趋势的大小(颜料静止状态时分离的量)来评价，为了使评价更简单化，只需研究色浆B(炭黑)和色浆F(氧化铁红)，图3为色浆稳定性评价结果。磷酸酯类表面活性剂对浮色现象有改进，特别是对那些无机颜料，浮色现象的改进明显优于非磷酸酯类表面活性剂。这主要是由于磷酸基团与无机颜料有极强的亲和力。

图3色浆稳定性评价

3.4   抗粘结性评价

水性涂料配方中的表面活性剂也可以改善涂料的抗粘结性，与其他抗粘结助剂相似，这种表面活性剂能上升至涂层的表面而产生一种光滑的油性膜，以防涂膜与涂膜之间粘结。可以在涂膜上对此性能进行检测，该涂膜需固化一夜,测试在室温和48.9℃下进行，如图4所示，室温下检测，磷酸酯类助剂抗粘结性稍好于非磷酸酯类助剂。然而，在48.9℃测试时，只有含磷酸酯类助剂的配方抗粘结性增强，而非磷酸酯类产品无助于提高涂料的抗粘结性。

图4抗粘结性评价

3.5   去污性评价

除具有抗粘结性外，表面活性剂也能用来提高去污能力。图5对去污性进行评价，磷酸酯类表面活性剂因其优异的去污效果，所以比其它助剂去污力强。

图5去污性评价

3.6   抗闪蚀性评价

短链磷酸酯(通常没有表面活性)也可用作防腐剂(缓蚀剂)，对含或不含该助剂的配方进行评价，在未经处理的冷辊钢的表面显示出含磷酸酯类助剂的涂料抗闪蚀性稍有提高，而非磷酸酯类助剂则没有改变(见图6)。与短链磷酸酯缓蚀剂不同，由于这种表面活性剂中磷酸含量少，不足以起到腐蚀抑制作用，而磷酸成分的出现有助于抑制腐蚀。

  图6抗闪蚀性评价

3.7   粘度的变化

当不同的表面活性剂加入到所控制的涂料配方中，涂料最终的KU、ICI值会随之发生变化(见图7、图8)，KU粘度与涂料的体积粘度有关，而ICI粘度则与涂料施工(辊涂或刷涂)相适应。在调浆阶段不加入任何表面活性剂，涂料的KU粘度为102左右，而ICI粘度为1.2。当阴离子A、非离子A和表面活性剂被加入到所控的涂料配方中，涂料的粘度明显下降，这实际上是很普遍的现象。主要是由于加入的表面活性剂与涂料配方中所有的增稠剂相互作用而引起的。另一方面，加入磷酸之类助剂时，涂料的KU和ICI粘度值均有增加，粘度的增加可使配方设计人员在设计增稠剂用量时更灵活适当，或降低其用量。

图7涂料最终的KU值发生变化

  图8涂料最终的CI值发生变化

3.8   其他性能评价

耐洗刷性、黄变指数、对比率、反射率、涂膜湿边开放时间、热稳定性、冻融稳定性以及低温成膜等性能不会因加入表面活性剂而受到影响。

表面活性剂的使用对提高光泽、增强色泽稳定性以及基材润湿性、去污性有明显的效果。另外，只有磷酸酯类助剂能明显改善抗粘结性，磷酸基团的出现也能增强抗闪蚀性。与其他助剂不同的是，配方中加入磷酸酯类助剂不会降低涂料的KU粘度值和ICI粘度值。