涂料的保水性
出处：按学科分类—工业技术 中国轻工业出版社《涂布加工纸技术手册》第24页（4223字）
1．涂料的失水
1)涂料水含义
稳定用水——是颜料分散和胶粘剂溶解之必要量的水。
游离水——必要用水之外的水。游离水很易移动和逸去。
2)失水机理
涂料涂于纸幅后，涂料与纸基间的水分差引起水的迁移——向纸基扩散，接着又向界面移动。此间至少存在以下三种力：
(1)毛细管渗透压力——游离水迁向纸基多孔体系，在高速短程涂布头下该作用较大。
(2)在上料辊和计量刮刀的机械压力下，涂布纸在夹区内受到大的正压力而使水从涂布层迁向纸基，也伴随着胶粘剂迁移，该失水直接和粘度有关。但在低压上料器和短程上料或刮板上料器下，这类失水不重要。
(3)涂层下“真空”效应产生的失水，在刮刀下涂布纸被压紧，而离开刮刀后此受压的纸又复原，引起了所谓的“海绵”效应，真空驱使在刮刀后水的迁移。
3)失水与涂料性能关系
低固含量和粘度的涂料在刮刀下失水情况严重。高粘度、高固含量涂料，在刮刀压力下失去一定量的水后就会在涂料和水的界面形成一“滤饼”层，一旦形成滤饼层，以后失水就大大减少，除了在通过刮刀以后由“海绵效应”产生之失水。
4)失水与胶粘剂迁移
在硬刮刀或刮棒前后之失水都可影响操作之有效性，过多水的迁移可造成胶粘剂的失去(迁移)。涂布后，涂料中游离水迅速向原纸迁移，携带胶粘剂也向原纸内迁移；干燥时，水分蒸发，胶粘剂也随着水分的蒸发而向涂层表面迁移，而造成涂层胶粘剂的减少和分布不匀，影响涂层强度等。
2．涂料的保水
1)保水的概念
涂料的保水是指涂料本身保持其游离水不逸去的能力，与涂料的失水相反。涂料保水性高低反映了涂布后涂料中游离水分向原纸迁移的倾向大小。理论上可以用涂料与亲水性介质接触时失去(或保持)水的速率，即涂料固含量的变化来表示，即：
WR=k／(dc／dt)
式中 WR(Water Retention)——保水性
dc——涂料(或涂层)固含量的变化
dt——时间变化量
k——与介质的性质(如孔隙度、亲水性大小等)有关的变量，对某一特定介质k为常数
由上式可知：保水性的大小与涂料固含量对时间的微分成反比。
2)保水性对涂布过程和成纸的影响
涂料施涂于原纸时，其保水性大小决定了涂料与原纸的结合状态和脱水速率，直接影响涂布机运转状况和涂布纸质量。
(1)对涂布运行过程的影响：保水性好，可使涂料在气刮刀剪切作用下有好的流平性、可涂性，并能消除刮痕；还可控制涂料中水分向原纸的转移速率和干燥时水分的蒸发速率；控制胶粘剂迁移。保水性高表示涂料与原纸之瞬间结合速率慢，涂料中之游离水向原纸迁移较慢。
(2)对涂布纸性质的影响：涂料的保水性好，胶粘剂就可均匀与涂料的其它成分混合，涂层干燥前胶粘剂向涂层表面迁移和向原纸中渗透现象不明显，涂料组分在涂层中分布较均匀，涂层中颜料与颜料，颜料与原纸结合均匀，可得理想的平滑度、光泽度及均匀的涂层结构，并可以改善胶粘剂用量、表面强度和油墨吸收性，减少掉粉、掉毛。
3)保水性的影响因素
涂料保水性与涂料中各组分之亲水能力有关，即与亲水基团及亲水基团的数目及组分结构有关，亲水能力强，涂料保水性高。适当的支链、网状结构，适当的分子链长度有利提高保水性。
涂料保水性大小的决定因素主要有：
(1)涂料固含量(见图2-12a)、温度(见图2-12b)、pH值。
(2)涂料成分中颜料品种(见图2-12c)和细度、胶粘剂含量(图2-12d)及保水性添加剂。不同颜料胶粘剂有不同的保水性。如涂料配方中随着瓷土被其它颜料取代，保水值也相应降低(图2-12c)。胶粘剂的保水性次序为干酪素＞PVA＞磷酸酯淀粉＞氧化淀粉＞丁苯胶乳。添加保水剂可提高涂料保水性，如淀粉、羧甲基纤维素等含羟基高分子聚合物加入涂料中，涂料保水值提高(见图2-13)。保水剂的性质与种类另列。
图2-12 保水性与涂料性能关系
a．与固含量的关系 b．与涂料温度的关系 c．与涂料中颜料种类的关系 d．与胶粘剂含量的关系
图2-13 保水剂对涂料保水性的影响
3．保水性测试方法
测试方法很多(见表2-5及图2-14)，但因为保水性受多种因素的影响，同时，涂布时保水性的表现是动态的，而测定通常是静态的，再加之涂料中水的迁移有几种形式，而一般测定只能模拟一种迁移情况，故难有一种测试方法被认为是最准确可靠的。
表2-5 保水性测试方法
图2-14 各种保水性测试法示意图
a．电导法 b．光泽度法 c．压力排水法 d．动态试验法 e．AA-GWR仪测试法
【参考文献】：
(1) Robert J．Kane．Paper Coating Additives．TAPPI，1995．
(2) Jan C．Water．The Coating Process．TAPPI PRESS，1993．
(3) Clay Coating Chemicals for Coated Paper．Nippon Zeon Co，Ctd．
(4) Producto for the Paper Industry and Sperial Fields．BASF．Co．
(5) 涂料调制用药品的选择和配方、设计方法及实际涂料调制方法．(日)日成共孟株式会社，东工物产株式会社．
(6) Coating Conference，1982 TAPPI PRESS．
(7) 纸パ技协志，1986～1994．
(8) 纸パプ．技术夕ィムス，1984～1990．
(9) 纸和纸板的水性涂布操作指南．英国纸张与纸板业联合会，涂布工作组技术部译．1979．6．
(10) (日)纸业时代社．张运展等译．纸加工技术(上下册)，中国轻工业出版社，1991．
(11) 制浆造纸手册(第十一分册)．北京：轻工业出版社，1988．
(12) 钱逢麟，竺玉书主编．涂料助剂——品种和性能分册．北京：化学工业出版社，1997．
(13) 张美云．纸加工原理与技术．北京：中国轻工业出版社，1998．
(14) 朱楚斌．重氮晒图纸生产基本知识讲义．1998．
(15) 薛德文．重氮晒图纸生产用的助剂．1998．
(16) 新编精细化工产品手册．化工出版社．
(17) 韩长日，宋小平．精细化工产品实用技术手册．北京：科技文献出版社，1996．
(18) 上海造纸，上海市造纸学会编辑出版．1982～1998．
(19) 广东造纸，1998．6．涂布加工纸专辑及1998．
(20) 造纸化学品，1997～1999．
(21) Pulp and Paper Manufacture．Third Edition，1990，Volume 8，Coating，Converting，and Speciality Processes，Part One：Pinment Coating，J．R．Gunning，R．W．Hagemeyer．
(22) 纸张涂布工程，新文化彩色印书馆(台湾)，1980．郑腾雄．