建筑乳液基础讲座

ucoat · 发表于 2008-4-26 23:18:26

建筑涂料用乳液有哪些品种?较常用的有哪几种?
　　建筑涂料用乳液大多为非交联型的热塑性乳液。通常按其单体成分分类。主要的品种有：
　　(1)醋酸乙烯均聚物乳液(醋均乳液白乳胶)；
　　(2)醋酸乙烯-顺丁烯二酸酯共聚物乳液；
　　(3)醋酸乙烯-乙烯共聚物乳液(EVA乳液)；
　　(4)醋酸乙烯-叔碳酸乙烯共聚物乳液；
　　(5)醋酸乙烯-丙烯酸酯共聚物乳液(醋丙乳液、乙丙乳液)；
　　(6)醋酸乙烯-氯乙烯-丙烯酸共聚物乳液(氯醋丙乳液)；
　　(7)纯丙烯酸酯共聚乳液(纯丙乳液)；
　　(8)苯乙烯-丙烯酸酯共聚物乳液(苯丙乳液)；
　　(9)氯乙烯-偏氯乙烯共聚物乳液(氯偏乳液)；
　　(10)丁二烯-苯乙烯共聚物乳液(丁苯乳液)。
　　此外，还有含交联单体N-羟甲基丙烯酰胺的纯丙自交联乳液、通过金属离子交联的室温交联乳液等。
　　较常用的有醋均乳液、EVA乳液、乙丙乳液、纯丙乳液等。
　　
　　什么是乳液的化学稳定性及机械稳定性?
　　化学稳定性是指乳液对添加的化学药品的稳定性。对分散液具有很大破坏力的化学药品大都是水溶性的，可分为电解质和非电解质两类，前者一般是无机盐类，后者一般是极性有机化合物。在实用上多数是指添加电解质的稳定性问题，因此从狭义上来说是指电解质稳定性。
　　机械稳定性是指乳液在经受机械操作时的稳定性。因为在制备涂料过程中，要经泵送、搅拌及涂装时的喷涂等操作，因此乳液及其涂料要经受得住机械操作。
　　
　　什么是乳液的冻融稳定性?
　　由于乳液体系主要由单体、水、乳化剂及溶于水的引发剂等基本组分组成，其中有一半组成是水，乳液及由其配制的涂料在很多情况下要被暴露于冻结的条件下，当聚合物乳液遇到低温条件时会发生冻结。冻结和融化会影响乳液的稳定性，轻则造成乳液表观粘度上升，重则造成乳液的凝聚。冻融稳定性即是指乳液经受冻结和融化交替变化时的稳定性。
　　
　　什么是乳液的颜料混合稳定性及贮存稳定性?
　　乳液的颜料混合稳定性是指对于添加颜料的稳定性。颜料的选择及混合方法均影响乳液的稳定性。
　　贮存稳定性是指贮存期间乳液发生变质的难易程度。包括因受重力影响粒子沉降或上浮形成浓缩层以及浓缩层是否凝集的稳定性、聚合物粒子对水解和脱盐酸反应等化学变化的稳定性。
　　
　　建筑涂料用乳液有无国家标准?通常有哪些技术要求?
　　建筑涂料用各类乳液尚无国家标准，目前所使用的乳液均是以各生产厂自订的企业标准为准。在某些性能指标上有些差异，用户可根据配制涂料的要求来选择乳液。因而对乳液的技术要求应有所了解。
　　对于常用的苯丙乳液、纯丙乳液等，除了外观、黏度、固体含量等一般常规性能检验外，还应对乳液的稀释稳定性、钙离子稳定性、机械稳定性、冻融稳定性等进行测试。
　　
　　涂料生产厂应对乳液进行哪些常规性能检验?
　　一般建筑涂料生产厂对购进乳液应进行以下常规性能检验。
　　(1)外观　一般目测。观察乳液的色相及有无颗粒及杂质。
　　(2)黏度　由于聚合物乳液大多属于非牛顿型流体，故用于测定乳液黏度的仪器应能在较宽的剪切速率范围内测定剪切应力随剪切速率而变化的关系。通常使用旋转黏度计来测定乳液的黏度，一般不使用涂－4杯。
　　(3)固体分测定　将大约2 g聚合物乳液试样放入直径为4 cm的铝盘(或玻璃盘)中，盖上铝盖(或玻璃盖)称重，然后将其置于设有通风装置的烘箱中，在115 ℃下干燥20 min称重，即可计算出固体含量。
　　上述方法对于像丙烯酸酯类容易起皮的聚合物来说，应采取较高干燥温度(如120 ℃)。对于增塑聚合物乳液来说，由于增塑剂具有挥发性，应采用较低的温度(如105 ℃)和较长的干燥时间(如2 h)。
　　(4)pH值　用精密试纸或适当型号的pH值测定仪进行测定。
　　
　　如何测定乳液的稀释稳定性?
　　在10 ml带有刻度的试管中，用漏管加入2 ml乳液，然后用滴管加入8 ml无离子水，充分摇匀后放置在试管架上，分别于24 h、48 h后观察有无分层、分水、沉淀发生，不发生上述现象即为通过。
　　也可参照上述比例，在适当的容器中称重，搅拌均匀后置于试管内观察。
　　
　　如何测定乳液的机械稳定性?
　　在1000ml搪瓷杯中加入200 g用120目筛网过滤后的乳液，将搪瓷杯放置在搅拌机上，用夹子固定，开动搅拌，调转速达4000r/min，搅拌0.5 h后观察乳液是否破坏或絮凝，如无明显的絮凝物，再用120目筛网过滤，如没有或仅有极少量絮凝即认为通过。
　　
　　如何测定乳液的钙离子稳定性?
　　首先配制5%氯化钙水溶液：用1%天平称取50 g无水氯化钙，加入950 ml水摇匀，备用。
　　在10 ml带有刻度的试管中，用滴管加入5 ml乳液，然后加入1 ml5%氯化钙溶液。应注意缓慢加入，充分摇匀后放置试管架上，分别于1 h、24 h、48 h后观察，如发生分层，沉淀、絮凝等现象，即认为不合格。
　　由于在试管中先加入乳液，再加入氯化钙溶液，在两液接触面会有局部过高现象，因此可参照上述比例进行称重，搅拌均匀后置于试管内。
　　有些乳液生产厂将钙离子稳定性中氯化钙的浓度定为0.5 %。由于建筑涂料用乳液无国家标准，只能以各厂企业标准为执行标准。
　　

　　如何测定乳液的冻融稳定性?
　　由于乳液组成中一半为水，因此乳液最怕受冻。乳液受冻后，使介质水变成冰，产生强大的冰压，使保护层与双电层破坏而造成破乳。乳液冻融稳定性的一般标准是能经受5次冻融循环。典型的冻融条件是在恒温－15 ℃的低温冰箱中连续冷冻16 h，常温解冻8h，如此循环5次，如不破乳即为通过。
　　

　　如何测定乳液的最低成膜温度?
　　乳液的最低成膜温度要在最低成膜温度测定仪上进行测定。
　　测定原理是在能形成低温至高温的温度梯度的金属板上涂敷试样，在温度条件合适时，随水分蒸发聚合物乳液粒子充分融结形成连续透明薄膜，否则有龟裂或白垩化产生，其分界处的温度即为试样的最低成膜温度。
　　最低成膜温度测定仪主要由温度梯度板、温度测量装置及涂膜器组成。
　　温度梯度板可由不锈钢等金属矩形板制成。其表面含有几个深度0.2 mm或0.3 mm、宽20 mm的条形槽。矩形板一端是热源，另一端是冷源，能形成均匀的温度梯度。
　　温度测量装置是一组玻璃温度计或一组热电偶，精度可达0.1℃，测量温度范围为0～50℃。
　　测试方法　根据试验试样最低成膜温度的范围，利用涂膜器将试样涂布在梯度板上，通过干燥空气加快成膜速度，当连续透明薄膜和白垩化部分明显形成时，测量分界处温度即为最低成膜温度。其结果取整数，测量精度可达±1℃。
　　

　　乳液的新品种有哪些?
　　作为乳液涂料基料的乳液，合成技术进步很快，采用不同的聚合方法合成出不同的新型乳液，可满足建筑涂料不断发展的新要求。(1)无皂乳液采用可聚合或可分解的表面活性剂代替乳化剂，以减少低分子乳化剂的影响，提高乳液的性能。(2)层状结构或核/壳型结构复合乳液　该类乳液的粒子以核为中心呈对称层状分布，从而可以在不改变原料组成的情况下，达到自由改变最终聚合物表层物理性质的目的，拓宽了产品的应用范围。(3)梯度滴加幂级加料法聚合乳液　幂级加料法是国外近几年才发展起来的一种新型乳液聚合工艺，所得聚合物粒子结构与一般常用的等比均匀加料法或核/壳型乳液结构不同，是梯度变化的。其特点是在配方相同的情况下，通过改变加料程序，可制备性能优良的聚合物乳液。(4)有机-无机复合高分子乳液　该乳液将具有独特性能的无机物引入乳液聚合中，成为接枝共聚物，兼具有机材料和无机材料的双重优点。(5)互穿网络聚合物乳液(LIPN)。
　　该类乳液是由多步乳液聚合方法合成的一种亚微观聚合物的胶乳复合物。其胶粒也具有核/壳结构或层状结构，所不同的是网络自身也有一定程度的交联，因核/壳层间聚合链可在相当范围内互相贯穿，可使其在许多方面表现出优异的性能，可满足一些特种涂料的需求。
　　

　　建筑涂料用乳液的发展方向是什么?
　　建筑涂料用乳液应向超耐久及多功能性方向发展。如积极研究开发含氟乳液、丙烯酸有机硅乳液、醋酸乙烯-叔碳酸酯共聚乳液、室温交联乳液、有机-无机互穿网络乳液等，以满足人们对建筑涂料不断提出的更新、更高的要求。

　　聚乙烯醇在建筑涂料工业中有哪些应用?
　　聚乙烯醇在建筑涂料中的应用主要有两个方面。一方面是在水溶性涂料中作为基料成膜物质；另一方面是在醋酸乙烯乳液中作乳化剂及保护胶。
　　以聚乙烯醇作为内墙涂料的成膜物质已有多年历史，该类涂料性能优于大白粉浆。70年代，聚乙烯醇水玻璃内墙涂料(即106内墙涂料)的研制成功，是我国建筑涂料发展的一个转折点，结束了传统的用石灰水作为内墙饰面材料的做法。106内墙涂料物美价廉，在内墙装饰材料中占有重要地位。但这类涂料不耐擦洗，耐水性能较差。后来，在此类涂料的基础上进行各种改性的内墙涂料相继问世，涂膜性能有不同程度的提高。特别是为了改善耐水性，也有用聚乙烯醇缩甲醛(即107胶)全部或部分代替聚乙烯醇的。聚乙烯醇类及其各种改性的水溶性涂料在我国内墙涂料用量中仍占有较大的比重。
　　作为乳胶涂料用醋酸乙烯乳液的乳化剂，大多采用PVA-1788型聚乙烯醇。其他规格的聚乙烯醇作乳化剂得到的乳液不稳定，甚至在反应中有凝结成胶现象。聚乙烯醇除作乳化剂外，还有保护胶增稠稳定的作用。由于聚乙烯醇的亲水性强，影响乳胶涂膜的耐水性，目前很多研究都针对降低聚乙烯醇的亲水性进行大量的改性工作。
　　

　　建筑涂料中常用的聚乙烯醇型号有哪些?其型号的意义如何?
　　建筑涂料中常用的聚乙烯醇型号为PVA-1788和PVA-1799。
　　聚乙烯醇是由聚醋酸乙烯水解而得，而不能直接由乙烯醇聚合而得。因为乙烯醇极不稳定，不可能存在游离的乙烯醇单体。
　　聚乙烯醇的结构式为?CH2CH?OH，其中醇解度和聚合度对聚乙烯醇的物理性质有很大的影响。
　　聚乙烯醇的聚合度可分为高聚合度、中聚合度和低聚合度，近来发展了一种超高聚合度的产品。
　　醇解度通常有3种，即78%、88%、98%。完全醇解的聚乙烯醇醇解度为98%～100%，部分醇解的醇解度通常为87%～89%，为了表示方便，常取聚合度的千、百位数放在前面，把醇解度的百分数放在后面，因而PVA-1788即表示聚合度为1700、醇解度为88%，PVA-1799则表示聚合度为1700、醇解度为99%。

不同聚合度、醇解度对PVA的一般性质有哪些影响?
　　一般来说，聚合度增大，水溶液的黏度增大，成膜后的强度和耐溶剂性增大，但在水中的溶解度下降，成膜后的伸长率下降。醇解度增大，在冷水中溶解度下降，而在热水中的溶解度提高，其变化的基本规律如下：

一般性质聚合度醇解度
　小大小大
在冷水中的溶解性大小大小
在热水中的溶解性大小大小
水溶液黏度小大(明显增大) 小大(稍增大)
涂膜强度小大小大
涂膜伸长率大小大小
涂膜耐溶剂性小大小大