Dans les formulations de peinture à l'eau, le liant est l'élément clé qui forme le film de peinture et détermine ses performances. Lors de la formulation, la quantité de résine en phase aqueuse doit être maximisée, représentant 60 à 70 % du volume, afin de garantir une teneur optimale en agents filmogènes efficaces. Ceci assure un film de peinture plus épais et plus dense en une seule couche.

Résines acryliques à base d'eau

Les émulsions acryliques, grâce à leur polyvalence, leur résistance aux intempéries et leur diversité, sont largement utilisées dans divers domaines de l'industrie des revêtements.

Les émulsions acryliques en phase aqueuse sont produites par polymérisation en émulsion de monomères vinyliques, principalement des monomères acrylates. Divers additifs, tels que des émulsifiants, des stabilisants et des correcteurs de pH, sont ajoutés au cours du processus de polymérisation, ce qui rend le système assez complexe.

Les films de peinture à base d'émulsions acryliques en phase aqueuse présentent une bonne résistance aux intempéries, sont moins sujets au jaunissement, ont une dureté élevée et un bon brillant.

Ces dernières années, grâce au développement continu des technologies de polymérisation en émulsion acrylique en phase aqueuse, de polymérisation multiphase, de structure cœur-coquille et d'auto-réticulation, ainsi qu'à l'utilisation de tensioactifs polymères, les propriétés de ces émulsions ont été considérablement améliorées. Leur champ d'application s'est ainsi élargi pour répondre aux exigences de diverses applications et conditions de construction. Aujourd'hui, les émulsions acryliques en phase aqueuse sont utilisées dans des applications industrielles aux performances toujours plus élevées.

Dispersions de polyuréthane

Les matériaux polyuréthanes sont un terme général désignant une classe de composés macromoléculaires ayant des structures uréthane dans leur structure moléculaire, généralement produits par des réactions de polyaddition de diisocyanates et de polyols.

Les polymères de polyuréthane possèdent à la fois des groupes fonctionnels polaires permettant une réticulation physique et des segments non polaires et flexibles. Correctement utilisés, leurs groupes fonctionnels polaires peuvent subir une réticulation chimique supplémentaire. Ces caractéristiques moléculaires confèrent aux matériaux en polyuréthane une résistance, une ténacité et une résistance aux solvants élevées.

Matériau à haute résistance, résistant aux intempéries et doté d'une forte adhérence, le polyuréthane est largement utilisé dans l'industrie des revêtements.

Selon le type d'isocyanate utilisé dans sa préparation, les émulsions de polyuréthane et les peintures correspondantes se divisent en deux grandes catégories : aliphatiques et aromatiques. Les peintures aliphatiques présentent une excellente résistance aux intempéries et au jaunissement ; les polyuréthanes aromatiques en phase aqueuse sont principalement utilisés pour les peintures décoratives d'intérieur.

Selon la taille des particules obtenues par polymérisation, on distingue les émulsions et les dispersions de polyuréthane. Les dispersions aqueuses de polyuréthane utilisent un procédé unique pour disperser les particules de polyuréthane dans l'eau, permettant ainsi la formation d'un film grâce à l'eau comme vecteur. À l'instar des autres émulsions, l'efficacité de la formation de film repose sur la capacité d'interpénétration des polymères entre les particules.

Pour améliorer la pénétration, les chaînes moléculaires du polyuréthane doivent présenter une flexibilité et une fluidité suffisantes, tandis que les particules de l'émulsion doivent être aussi petites que possible, ce qui augmente la surface de contact entre elles et réduit la distance de migration des polymères. Les dispersions de polyuréthane en phase aqueuse ont généralement des particules de taille nanométrique, sont semi-transparentes, voire totalement transparentes, et constituent l'un des meilleurs matériaux de base pour les peintures à l'eau. On les appelle parfois nanoémulsions pour les distinguer des émulsions classiques, qui sont blanches.

Styrène

L'introduction de ce monomère dans les émulsions de polyacrylate s'explique principalement par sa capacité à conférer une température de transition vitreuse (Tg) élevée, améliorant ainsi la dureté du film ; le coût constitue un autre avantage. Le styrène est largement utilisé dans l'industrie de l'emballage et représente l'un des produits dérivés les plus importants et les plus matures de l'industrie pétrolière. Son prix est bas, mais très sensible aux fluctuations macroéconomiques.

Cependant, l'introduction de styrène, en particulier lorsque sa teneur dépasse 15 % du total des monomères, peut également avoir de nombreux impacts négatifs sur les propriétés de formation de film des peintures à l'eau.

Premièrement, les chaînes polymères contenant du styrène manquent de flexibilité, ce qui se traduit macroscopiquement par un film dur mais peu résistant dans les peintures à l'eau. Deuxièmement, les cycles benzéniques du styrène absorbent les rayons ultraviolets. Lorsque la teneur en monomère est élevée, le passage des rayons ultraviolets à travers les cycles benzéniques adjacents provoque une réaction de cisaillement dans la chaîne polymère, rendant le film de peinture à l'eau cassant, réduisant ainsi sa brillance et sa durée de vie. La structure du styrène détermine également son affinité pour de nombreux solvants organiques, et la résistance aux solvants des films de peinture à l'eau diffère sensiblement de celle des films d'autres résines.

Monomères acryliques

Il existe de nombreux types de monomères acrylates, aux propriétés et aux prix très variés. En Chine, le monomère le plus couramment utilisé est l'acrylate de butyle, le moins cher, employé par la plupart des fabricants d'émulsions en association avec du styrène pour produire des peintures murales économiques. Son rôle est de conférer de la souplesse au film de peinture à base d'eau.

Comme la chaîne principale des polymères d'acrylate ne contient que des groupes ester, la chaîne principale et les chaînes latérales ester présentent une grande flexibilité, ce qui explique le manque de dureté du film de peinture à base d'eau. Bien que ce type d'émulsion de polyacrylate soit adapté aux revêtements muraux intérieurs et extérieurs, ses performances sont insuffisantes pour les revêtements de bois, qui exigent une dureté et une ténacité élevées.

Monomères de méthacrylate

Les monomères de méthacrylate offrent des performances nettement supérieures à celles des monomères d'acrylate. La présence de groupes méthyle sur leur chaîne principale restreint la mobilité de cette dernière, ce qui accroît leur rigidité. Simultanément, les chaînes latérales ester confèrent de la flexibilité, assurant ainsi un équilibre optimal entre dureté et ténacité. Par exemple, le polyméthacrylate de méthyle (PMMA) est communément appelé verre acrylique. L'absence de cycles benzéniques confère aux monomères de méthacrylate des avantages significatifs par rapport aux monomères de styrène en termes de résistance aux UV, de durabilité et de résistance aux solvants.

En résumé, les fabricants de résines acryliques en phase aqueuse disposent d'un large choix de monomères, ce qui leur permet de varier non seulement les types, mais aussi les proportions et les compositions. Lors du choix d'émulsions acryliques en phase aqueuse, les fabricants de revêtements à base d'eau ne doivent pas se fier uniquement à des termes vagues comme « acrylique pur » ou « styrène-acrylique », mais plutôt se baser sur les performances réelles de la résine acrylique et de sa formulation.

Dans les formulations de peinture à l'eau, le liant est un composant essentiel qui forme le film de peinture et détermine ses performances. Lors de la formulation, la quantité de résine à base d'eau doit être augmentée autant que possible, représentant 60 à 70 % du volume, afin d'obtenir une teneur maximale en substances filmogènes efficaces. Ceci garantit un film de peinture plus épais et plus couvrant en une seule couche.