日期：2022-03-02
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205 核心提示：目前大多数涂料都使用不同品种、不同数量的有机溶剂,其目的是将主要成膜物溶解为稀薄的溶液,以利于施工。溶剂易燃,有毒,它们是重
目前大多数涂料都使用不同品种、不同数量的有机溶剂,其目的是将主要成膜物溶解为稀薄的溶液,以利于施工。溶剂易燃,有毒,它们是重要的化工原料,经济上亦造成一定的浪费。苯丙乳胶漆是一种水溶性乳胶漆,此漆以水作溶剂,与一般油性漆相比,具有毒性小、不易燃烧、使用方便等优点。此外,该漆还具有原料易得、成本低、遮盖力强、耐刷洗、耐碱性好,粘结强度高,涂膜坚韧等优点,非常适用于室内涂料。
1 苯丙乳液的制取实验
1. 1 配方(见表1)
表1 苯丙乳液的生产配方
1. 2 生产工艺
在500 mL 烧杯中将聚乙烯醇和蒸馏水加热至80～95 ℃搅拌,至完全溶解,将溶解好的聚乙烯醇水溶液过滤,加入三口烧瓶反应器中,加入乳化剂搅拌溶解均匀,再加入单体混合液总量的15 %和过硫酸铵用量的40 % ,加热升温。当温度升至80～85 ℃时停止加热,控制在90min 内将剩余单体均匀加完,每隔10min 滴入过硫酸铵引发剂4 %～5 % ,加完单体后加入余下的过硫酸铵,保温2 h 。冷却至50 ℃以下加入已配制好的10 %的碳酸氢钠溶液至溶液pH = 4. 5 ,加入邻苯二甲酸二丁酯,搅拌1～2 h 溶解均匀,即得具有微蓝色乳光的乳白色粘稠状液体。
1. 3 乳液的性能(见表2)
2 苯丙乳胶漆的制备实验
2. 1 配方(见表3)
2. 2 生产工艺
先制取色浆,为保护乳液及乳胶漆的稳定性,乳液不参与研磨,色浆制成后再向其中加入乳液及有关助剂,后调整pH 值及粘度。
色浆制备:将水、分散剂、表面活性剂、成膜助剂、消泡剂、增稠剂、防霉剂加入配料罐中,低速搅拌5～10min ,然后将填料及颜料加入,高速分散30min 后,进入砂磨机研磨至细度50μm 以下。
乳胶漆制备:将色浆加入制漆罐中,然后加入上述乳液,开动搅拌,加入消泡剂及其他助剂,用水或增稠剂调整粘度。
过滤与包装:乳胶漆为典型的假塑料液体,在剪切力作用下,粘度下降,在剪切力消失时,粘度恢复。由于有触变性,因此,普通过滤设备不宜用于过滤乳胶漆,主要采用振动筛过滤。由于乳胶漆为水性,故包装桶通常采用塑料桶或内衬防腐涂层的铁桶,也可用内衬塑料袋的纸桶等。
2. 3 内墙涂料技术性能测试结果(见表4)
3 讨论
3. 1 乳液合成
乳液是建筑乳胶漆的主要成膜物质,是影响乳胶漆性能好坏的首要因素。它既关系到涂膜的硬度、柔性、耐水性、耐碱性、耐擦洗性、耐候性、耐沾污性,也关系到乳胶漆的成膜温度、对底材的结合强度等性能。乳液的性质主要取决于所用的原料、用量、组成、合成工艺及选用的助剂。即使采用同样的原料,同样的质量组成,如果工艺方法不同,乳液性能会有很大差异。
3. 1. 1 单体配比
通常混合单体占配方总量的40 %～50 %。单体是形成高聚物的基础,在一定意义上讲单体组成决定着乳液膜及乳胶漆膜的物理、化学及机械性能,因而单体是重要的组分,本文中的单体占配方量44 %。
3. 2. 1 乳化剂的用量和种类
在聚合过程中,选用适当乳化剂,可制得表面张力较低,贮存稳定性好的乳液。乳化剂用量小时,乳液颗粒较粗,乳液不稳定。乳化剂用量大时,发泡多,生产的乳胶漆耐水性差。本文选用1 %～1. 5 %的乳化剂,效果较好。
3. 1. 3 引发剂的用量
引发剂是乳液聚合中重要的一部分,引发剂种类和用量会直接影响产品的产量和质量,并影响反应速率。引发剂用量过少,聚合反应慢,引发剂用量过多,反应加快,但是乳液不稳定易破乳。
3. 1. 4 温度
在聚合反应中,温度升高,乳液粒度加大,温度过低,乳液的粘度降低。应严格控制好温度。
3. 2 颜料及填料
颜料和填料是构成乳胶漆的次要成膜物质。作为内墙乳胶漆用的颜料、填料,主要应有良好的耐碱性和易分散性等特点。颜料和填料的类型和数量对乳胶漆的颜色、遮盖力、漆膜强度、与底材的结合力、硬度、光泽、耐沾污性、保色性、耐久性等性能都有影响。
3. 2. 1 颜料
钛白粉和立德粉是乳胶漆常用的白色颜料。钛白粉具有很强的着色力与遮盖力,并有优异的理化性能,但价格较贵;立德粉着色力与遮盖力仅次于钛白粉,但价格比钛白粉便宜,可用于内墙涂料。本文采用立德粉作为白色颜料。
3. 2. 2 颜料代用品
为降低成本,在配方中添加一定量的硅灰石粉和高岭土代替立德粉。
硅灰石粉:天然硅灰石粉为白色粉末,主要成分为偏硅酸钙(CaSiO3) ,产于我国江苏、浙江、吉林等省。硅灰石粉的透明度低,干燥以后在乳液涂膜内形成微细的空气/ 二氧化硅界面,提高了涂膜的不透明性,因而可代替20 %～30 %的立德粉。
超细高岭土: 主要成分为A12O3 ·2SiO2 ·2H2O ,颗粒细,湿润分散稳定性好,以一定比例加入到涂料中,超细高岭土粒子填充立德粉等白色颜料粒子之间,避免了立德粉等白色颜料粒子的絮凝,从而避免了光絮凝的产生,使立德粉等白色颜料的遮盖力充分发挥,因此可提高涂料遮盖力,节省部分立德粉的用量。此外,高岭土应用于乳胶漆中还具有改进悬浮性、防止涂料沉降,提高“开罐效果”,增加漆膜硬度,提高耐洗刷等作用。
3. 2. 3 填充料
常用的有轻质碳酸钙、滑石粉、重质碳酸钙等。本文采用前两种。
3. 3 助剂
3. 3. 1 湿润分散剂
本涂料在使用低分子量表面活性剂和高分子量聚羧酸盐作为湿润分散剂,具有分散效果好、粘度稳定性高等特点。
3. 3. 2 增稠剂
适用于乳胶漆的增稠剂主要有水溶性纤维素衍生物、合成高分子型增稠剂及无机增稠剂。本涂料使用ks - 60 增稠剂,该增稠剂用量少,增稠效果好,与本体系配伍性好,制得涂料粘度稳定,外观细腻丰满,在贮存期间不会发生沉淀分层现象“, 开罐效果”可与进口乳胶漆相媲美。
3. 3. 3 交联剂
合成乳液过程中,使用了一部分聚乙烯醇(PVA) ,由于PVA 耐水性稍差,故加入交联剂对其交联改性,以提高耐水、耐碱性能,本文使用硼砂和少量铝盐作交联剂。
3. 3. 4 成膜助剂
采用一些中、高沸点的酯类及醚类有机物,如邻苯二甲酸二丁酯、乙二醇乙醚等以提高其成膜性。本文采用醇酯- 12 和丙二醇作成膜剂。
3. 3. 5 防冻剂
采用二醇类如乙二醇、丙二醇防冻剂,以利提高冬季施工性能。因乙二醇毒性较大,本文采用丙二醇作防冻剂。
3. 3. 6 防霉剂
沿海地区尤其要注意涂料的防霉性能,常用的是广谱BCW 防毒剂,以防止涂料贮存过久,腐败变臭,涂料粘度降低。
3. 3. 7 消泡剂
采用水性硅油等消泡剂以消除颜、填料分散以及乳液混合搅拌过程中产生的气泡。
