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标题: 乳胶漆配方中各组分及与乳胶漆性能关系 [打印本页]

作者: ucoat 时间: 2008-9-28 08:33
标题: 乳胶漆配方中各组分及与乳胶漆性能关系
建筑涂料包括水性建筑涂料和溶剂型建筑涂料，溶剂型建筑涂料因其固化过程释放有毒溶剂，不符合环保要求而在建筑涂料中受到限制，但由于溶剂型涂料的高分子成膜物耐老化性强、附着力好、涂层光洁、耐沾污、耐磨性、耐酸碱、耐水性等优于一般水性涂料，在高层建筑的外墙装饰中仍在使用。从长远看，会被水性氟碳、硅丙等高性能涂料取代。水性建筑涂料分水溶性涂料和水乳胶涂料(乳胶漆)，因乳胶漆工艺成熟，应用广泛，这里重点介绍乳胶漆。
乳胶漆是以聚合物乳液为基料，加入颜料、各种助剂和去离子水，经特定加工工艺制备而成。聚合物乳液和颜料构成分散相，水为连续相。
1乳胶漆的基料
乳胶漆分内墙和外墙两大系列，常规基料(乳液)主要有醋酸乙烯共聚物和均聚物、乙烯—醋酸乙烯共聚物(eva)、醋丙乳液、苯丙乳液、纯丙乳液、环氧乳液、聚氨酯乳液，硅丙乳液以及氟碳乳液等。
内墙乳胶漆的成膜物以醋酸乙烯、苯丙乳液为主，外墙乳胶漆的成膜物主要以苯丙乳液、纯丙乳液和硅丙乳液为主。在选择最低成膜温度(mit)时，外墙乳胶漆的mft应高一些，内墙乳胶漆的mft应相对低一些。除了考虑乳胶漆的耐老化性、耐沾污性、防水性以外，对乳液的机械稳定性、化学稳定性、冻融稳定性等也要进行检测，它们对涂料储存和运输的稳定性影响很大。为提高乳液对基材的附着力，往往在乳液聚合过程中加入少量含羧基、羟基或乙烯基的功能性单体，以增强对金属、水泥砂浆、木材等底材的附着力。
2乳胶漆用颜填料
颜料在乳胶漆中主要提供遮盖力和装饰性，填料可提高涂膜的机械性能和降低涂料成本。颜填料在乳胶漆中所占的比例在多数情况下都是最大的。在半光和平光漆中，颜填料与乳液的质量比多在 1．5：1甚至6：1以上，有光乳胶漆中的颜填料与基料比，多为0．4～0．7：1，颜填料在乳胶漆中的作用应给予重视。
乳胶漆对颜填料的要求可从以下几方面考虑：
(1)给涂料提供合适的颜色，使涂层能够遮盖底材，使颜色看上去赏心悦目；(2)影响涂料的光泽，使涂层的光泽增加、降低或消失；(3)改善涂膜的强度，改善涂膜对基材的附着力；(4)使涂膜的耐候性、耐光、耐水、抗酸碱、抗腐蚀、耐损伤等性能有所改善； (5)在尽量不降低涂料综合性能的前提下，降低成本；(6)改善涂料的流动性和施工性能。满足以上要求的颜填料，要从其色相、鲜艳度、遮盖力、折光指数、粒径及其分布、吸油值、密度、耐光性、耐热性、化学反应性、抗渗性、防腐蚀性、易分散性等性能指标方面衡量。
在乳胶漆中使用最多、效果最好的白色颜料是钛白粉。钛白粉分为金红石型和锐钛型2类，金红石型钛白粉具有优异的遮盖力和耐候性，主要用于外墙涂料中。锐钛型钛白粉遮盖力比金红石型钛白粉稍差，且易粉化，多用于内墙涂料中。其他白色颜料，如立德粉、氧化锌等，因其遮盖力、白度及其它性能不理想，在内外墙涂料中很少使用。红色颜料有：氧化铁红、镉红、偶氮类有机红、高性能有机红，如鲜佳红、永固红等；黄色颜料有：铬黄、氧化铁黄、偶氮类有机黄、高性能有机黄类；黑色颜料有：炭黑、石墨粉、氧化铁黑等；此外，酞菁蓝、酞菁绿颜料也较为常用。
有色建筑涂料的传统生产工艺是将干粉颜料加入去离子水、各种助剂经机械研磨制成色浆，再与乳液、去离子水、助剂等调配成成品涂料。这种生产工艺工序长，产品质量的影响因素多，生产管理复杂，批次间颜色难以一致，花色品种比较单一，机械难以清洗，无法实现产品颜色的多样性、准确性、重复性以及快速的客户服务。
另外，为乳胶漆选择颜料时，要注意颜料的鲜艳度、极性，颜料表面处理和分散性问题，还要注意颜料的耐酸碱性以及相容性等问题。有机颜料耐光等级高、耐候性良好、色彩鲜艳的品种才可用于外墙乳胶漆中。乳液、分散剂、增稠剂等乳液成分都是极性物质；而大量用于乳胶漆的颜料，如有机颜料、炭黑等都是非极性或极性很小的物质，有的很难分散或亲油性，存在颜料分散后在乳液中的稳定性问题，因此对分散剂的选择和分散工艺提出了较高的要求，不然就会产生絮凝、浮色，发花、着色力下降、色相偏移、光泽降低、涂料稳定性降低等问题。颜料要有较好的耐碱性，主要由于建筑涂料ph值一般大于8，偏碱性，而作为外墙的水泥砂浆碱性更强，所以耐碱性不好的无机颜料(如铁蓝、铅铬黄等)不可使用。综上所述，配色问题也是影响建筑涂料质量的关键因素之一。
3 乳胶漆用助剂
乳胶漆生产中要使用多种助剂，这是乳胶漆的一大特点，但却不是优点。在乳胶漆的混合体系中，组分间既可能有很好的协同作用，也可能相互干扰，产生不良影响。因此，调配乳胶漆的技术关键是各种助剂的最佳化选择和配方的平衡。
3．1 润湿分散剂
分散剂的主要作用是：使颜填料的表面湿润，协助机械剪切作用将颜填料从二次结构研磨成初级结构(一次结构)，并使分散稳定化。其作用机理是：离子型分散剂被吸附于颜填料表面形成双电层，借同性电荷的相斥使分散体系稳定化；另外，离子型和非离子型分散剂也会在颜填料表面形成亲水性吸附层，因位阻效应使分散体系稳定化。
无机润湿分散剂有聚磷酸盐类，如六偏磷酸钠、三聚磷酸钠、四偏磷酸钠等，它们价格低廉，分散效果较好，但对乳液的稳定性有一定影响；有机类润湿分散剂有阴离子型、阳离子型和非离子型表面活性剂，其特点是分散效果好，但产生泡沫多；另外一类是高分子树脂类分散剂(如聚丙烯酸盐类)，其特点是：价格适中，用量较少，分散效果好，泡沫少。
3．2 成膜助剂
成膜助剂又称聚结剂，它能促进乳胶聚合物的塑性流动和弹性变形，改善其聚结性能，能在较低的施工温度下成膜，又不使涂膜过于柔软。成膜助剂是一种易挥发的暂时性增塑剂，因而不会使于膜太软或发粘。选用的成膜助剂一般应符合下列要求［2］：
(1)能明显地降低聚合物的最低成膜温度，并与聚合物的相容性好，是聚合物的良溶剂，有助于提高涂膜的光泽。
(2)具有较高的沸点和一定的挥发速度，但其挥发速度至少低于水，使聚合物成膜前保留在涂料中，而在成膜后逐渐挥发掉。
(3)应微溶于水或具有一定的水溶性，易为乳液粒子吸附而聚结。满足以上要求的成膜助剂应具有高效、用量少，功能多，满足乳液多种组分的要求；应冻结点低，利于运输、低温包装和储存；有助于改善涂膜性能，使涂料的成膜性、耐候性、展色性、耐擦洗性等均有较大的提高。
常用的成膜助剂有3类，第1类是乙二醇、丙二醇、己二醇、苯甲醇等，它们水溶性强，有防冻作用，但降低成膜温度的效果较差，加量较大；第2类是醇醚类(乙二醇、丙二醇、丁二醇醚类)，它们水溶性强，降低成膜温度的效果一般，加量适中，有防冻作用；第3类是醇醚—12等，此类助剂水溶性差，降低成膜温度的效果好，加量少，毒性小。
3．3 消泡剂
由于乳胶漆中使用了表面活性剂，如乳化剂、分散剂等，易产生泡沫，会造成涂膜缺陷，使涂膜保护性能和装饰性能随之下降，因此，消泡剂的使用必不可少。消泡剂分硅类消泡剂和非硅类消泡剂，硅类消泡剂效率高，消泡力持久，但分散性较差，易出现过缩孔、油点、缩边、再涂性较差；非硅类消泡剂分散性好，不易出现过缩孔、油点、缩边，但消泡效率较低。消泡剂的用量一般在0．5%o～5%o之间，通常，在分散阶段加1／2～1／3，涂料调配阶段加1／2～2／3。有时要加入2种以上消泡剂，保持消泡性和贮存稳定性的统一。
3．4 增稠(流变)剂
由于水性建筑涂料乳液和颜填料体系粘度太低，没加入增稠剂之前易出现分层、絮凝、沉淀等问题，涂料的贮存稳定性、开罐性能、施工性能都不令人满意，加入增稠剂之后，改善了涂料的流变性，这些缺陷基本上可以消除。
增稠剂的种类很多，主要有无机增稠剂(以膨润土、超细二氧化硅为主)、有机增稠剂(纤维素类、碱溶胀型丙烯酸乳液类、缔合型聚氨酯增稠剂)。有机类中纤维素类增稠剂的增稠机理是由于它们具有很强的吸水能力，在乳液中体积大幅度膨胀，使乳液粘度显著增加，从而起到增稠效果；碱溶胀型增稠剂的增稠机理首先在于它自身能吸附在乳液颗粒表面形成包覆层，使乳液粒子的体积增大而导致粘度提高。其次它还能进入水性体系使粘度增大；缔合型聚氨酯增稠剂增稠机理在于它们的分子中存在憎水剂和强极性基团，能与乳胶漆的聚合物和颜料发生缔合作用，形成瞬间网络结构。这类增稠剂具有优异的流变性。
在低成本、高含水量的乳液中，羟乙基纤维素具有较高的中、低剪切粘度，有利于乳胶漆的贮存，避免分层，但其明显的缺点是高剪切粘度太低，丰满度低，流平性差、易霉变、易飞溅。一般来说，仅用一种增稠剂存在不少缺陷，因此，可根据乳胶漆的不同要求，按照增稠剂的性能灵活选择一种或几种配合使用，发挥其协同作用。常见增稠剂的基本性能见表1。
3.5 防霉杀菌剂
地球上的霉菌、细菌等微生物无处不在，无处不有，但是它们的大量繁殖必须满足一定的条件，如有机物和氧的存在、湿度、酸碱性、温度等。微生物会对乳胶漆带来很多问题：包装中的乳胶漆会因细菌的繁殖而出现胀罐、粘度的下降、颜料沉淀、乳液破乳、变臭变色，最终使乳胶漆报废。
乳胶漆在生产和贮存过程中可能发生的问题是细菌带来的，可通过改善环境，生产上严格管理及配方措施来解决。在乳液生产的高温、高湿环境中，搞好环境卫生是防腐的关键环节。防止购进的原料带菌也是一个重要方面，在乳胶漆中加入合适的防腐剂是防腐的根本途径。乳胶漆漆膜有亲水成分，含有微生物的养分，这是长霉的诱因。一般临时使用的防霉剂可用氨水、无机碱水溶液作ph调节剂，但氨水有味道，碱性水溶液对涂膜的耐水性、耐擦洗性有影响，长效乳液应选择ph值稳定、毒性较小的有机胺、多酚类防霉杀菌剂。

作者: ly214567 时间: 2008-10-12 15:46
感谢！不过我好像还没有看到把颜料和填料完全区分开来呀！具体的填料有哪一些可以用呢？

作者: weijc1116 时间: 2008-10-19 22:48

原帖由 ly214567 于 2008-10-12 15:46 发表
感谢！不过我好像还没有看到把颜料和填料完全区分开来呀！具体的填料有哪一些可以用呢？

重钙、轻钙、滑石粉、硅灰石、高岭土、硫酸钡、云母粉

填料名	性能
重质碳酸钙	粒子形状圆榴状，易沉淀，要注意与其它悬浮性好的填料一起使用。
轻质碳酸钙	堆积密度小，颗粒细，粒子形状圆榴状，在水性涂料中使用可以提供一定干遮盖力。
滑石粉	六方或菱形板状晶体片状结构，悬浮性好，易粉化。
硅灰石粉	针状、棒状或辐射状纤维结构，耐磨、耐久性好，可改善涂膜浮色性。
高岭土	片状结构，可改善涂膜浮色性，耐紫外光降解。
沉淀硫酸钡	比重大，对涂膜消光最少的填料，耐紫外光降解。
云母粉	透明片状结构，耐候性好。

作者: tonyk 时间: 2010-1-1 18:46
高岭土用在外墙有黄变倾向,不知耐候性从何而来

作者: 一路 时间: 2010-2-3 14:11
回复 4# weijc1116

我是新手，请问 weijc1116高岭土水洗和煅烧的它的性能有什么不同吗？谢谢了！

作者: tefnon 时间: 2010-7-25 17:59
写得太一般了，说出一点有技术价值的东西出来吧

作者: yingjian_lu 时间: 2010-7-26 15:08
适合新手学习的基础知识，楼主辛苦了，抄书的吧

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