三种不同保护胶体系水包水多彩涂料的制备研究

三种不同保护胶体系水包水多彩涂料的制备研究 徐 冬1,黄 凯1,乔永洛1,申 亮1,*(1.江西科技师范大学化学化工学院涂料与高分子系,江西 南昌 330013) 多彩涂料是指经一…

三种不同保护胶体系水包水多彩涂料的制备研究
徐 冬1,黄 凯1,乔永洛1,申 亮1,*(1.江西科技师范大学化学化工学院涂料与高分子系,江西 南昌 330013)

多彩涂料是指经一次施工就可获得多种颜色粒子混合于一体的外观装饰效果的涂料,由互不混溶的分散相和连续相组成。作为弹性质感涂料,因其仿真效果好、施工简易、性价比高、环境友好等优点,受到越来越多人的青睐,近几年来发展迅猛,成为众多涂料企业和科研单位研究的热点。水包水多彩涂料主要是以改性膨润土为凝胶剂(保护胶),而凝胶剂的选择对多彩粒子的形状、强度、稳定性等,以及最终成品漆的性能有重大影响。本文重点讨论了3 种保护胶体(GTS、S-482、JO)在水性多彩涂料中的应用[6-8],探讨了不同的保护胶体对多彩涂料的样貌特点、涂膜性能和储存稳定性的影响。

一、实验部分
(一)实验原料
多彩涂料基础漆乳液:BLAJ-9533,巴德富实业有限公司;多彩涂料连续相乳液:BLAJ-9588L,巴德富实业有限公司;保护胶粉:GTS,上海网格国际贸易有限公司;保护胶粉:S-482,毕克化学公司;保护胶粉:JO,上海可致功能材料有限公司;去离子水:实验室自制;分散剂:120V,瓦尼迈阿密;润湿剂:G-396,G-399 瓦尼迈阿密; 消泡剂:G-298, 瓦尼迈阿密;中和剂:AMP-95,上海惠锦化工有限公司;成膜助剂:醇酯十二,广州市润宏化工有限公司;丙二醇:分析纯AR,天津市大茂化学试剂;增稠剂:G-530,瓦尼迈阿密;纤维素:HS-30000,科莱恩化工有限公司; 高岭土:1250 目, 常州市奥邦化工有限公司;钛白粉:R222,常州市奥邦化工有限公司;色浆:130-01-CN 铁红、131-01-CN 铁黄、131-CN 碳黑,科莱恩化工有限公司。
(二)实验仪器
研磨分散多用机∶JFS-550, 东莞市万江广美精密仪器行;赛多利斯电子秤∶BSA224S-CW,深圳市衡力达电子衡器有限公司;斯托默粘度计:广州标格达实验室仪器用品有限公司; 空气压缩机∶ZBM-3HP,永康市五金城之江奥龙机电批发部;台湾超田压送式喷枪∶W-71, 淮安经济技术开发区永源五金工具厂。
(三)制漆配方及工艺
1.保护胶水溶液的制备
用研磨分散多用机进行分散,在搅拌状态下将保护胶粉缓慢加入水中,分散30min 至水溶液透明澄清无颗粒, 分别配制浓度为8%的GTS 保护胶水溶液、S-482 保护胶水溶液、JO 保护胶水溶液。
2.基础漆的制备
用研磨分散多用机进行分散,将去离子水加入到搅拌缸中, 搅速在600r/min, 加入纤维素, 搅拌5min 左右,加入PH 调节剂至PH 为8.5 左右,提升搅速至1500r/min 搅拌30min,降低搅速至800r/min,依次加入分散剂、润湿剂、消泡剂、钛白粉、高岭土,保持搅速搅拌20min 后依次加入基础漆乳液、丙二醇、醇脂十二和各色色浆,分散10min 后,加入增稠剂调节粘度至120KU(斯托默粘度计测试)左右,提升搅速至1500r/min,加入保护胶水溶液,搅拌5min,降低转速,出料。
3.彩粒的制备
将制备好的不同颜色基础漆加入保护胶水溶液中,通过不同的造粒工艺,制备不同形状、大小的彩粒。
4.连续相的制备
用研磨分散多用机进行分散,将去离子水加入到搅拌缸中,搅速在600r/min,加入连续相乳液、丙二醇、成膜助剂,搅拌20min,加入增稠剂调节粘度至80KU(斯托默粘度计测试)左右,搅拌5min,降低转速,出料。
5.成品漆的制备
将制备好的彩粒按照3:2 的比例加入连续相中,混匀,放置备用。
6.成品漆的施工
将制备好的水包水多彩涂料放入多彩专用的压送式喷枪的压力桶中,调节喷枪压力为0.08-0.10MPa,用喷枪喷涂涂料于已经涂布好封闭底漆的水泥石板上,于25℃的室温下干燥。
(四)性能检测
1.造粒过程中粒子强度检测
在调漆罐中加入一定量的保护胶,再加入一定量的的基础漆,用研磨分散多用机中以400 转/分的速度(从0 转/分逐渐增加到400 转/分)分散1 分钟,分散完成,用调漆刀取部分粒子,观察粒子状态,并取部分粒子置于玻璃板上, 用调漆刀挤压切割,观察粒子被挤压切割的容易程度,判断粒子强度大小。多彩漆造粒粒子强度比较采用打分制,5 分———粒子非常硬,1 分———粒子非常软。
2.成品漆渗色情况检测
同粒子强度检测实验中的方法进行造粒,造粒结束后,用调漆刀取部分粒子,观察粒子表面和粒子与粒子之间间隔的保护胶中是否有明显的变色。同时使用该粒子制备成漆, 喷涂于水泥式样板上,待漆膜干燥后, 观察漆膜表面干膜中是否有渗色、串色的现象。根据渗色情况可分为:无渗色、轻微渗色、严重渗色。
3.成品漆耐水白检测
在无石棉水泥板上辊涂2 道底漆,室温干燥一天后喷涂多彩涂料,室温养护4 天,进行耐水性测试,将板材1/2 泡于水中,泡水时间4 天,之后观察成品板颜色变化。根据发白情况可分为:严重发白、轻微发白、不发白。
4.成品漆耐碱性检测
在无石棉水泥板上辊涂2 道底漆,室温干燥一天后喷涂多彩涂料、室温养护4 天,进行耐碱性测试,用脱脂棉蘸取50g/L 的NaOH 溶液,置于面漆上,用玻璃杯倒扣在脱脂棉上,放置两天,之后观察成品板变化。根据漆膜发白鼓泡情况可将耐碱性分为:优、良、差。
5.成品漆耐洗刷性检测
在无石棉水泥板上辊涂2 道底漆,室温干燥一天后喷涂多彩涂料、室温养护4 天,进行耐洗刷性测试,洗刷2000 次,观察是否有色点脱落情况等。无色点脱落为合格,色点脱落为不合格。
6.成品漆储存稳定性检测
将制备的3 种不同保护胶体系的多彩成品漆,分别放在50℃、常温、5℃的环境下储存7 天,每天检测和记录每种多彩成品漆的粘度变化。
二、结果与讨论
(一)造粒情况
GTS 保护胶制备的彩粒,粒子为饱满圆状,强度为4,展色性差,彩粒泛白;S-482 保护胶制备的彩粒,粒子为片状,强度为3,展色性好,粒子颜色饱满;JO 保护胶制备的彩粒,粒子为片状,强度为2,展色性较好,粒子颜色饱满。
对比可知:JO 体系与S-482 体系造粒结果近似,同GTS 体系差异较大。三种保护胶体系的粒子情况如图1 所示:
三种保护胶体系的粒子情况
(二)渗色情况
从图1 中可以看出,三种保护胶体系均没有出现明显的渗色情况。
(三)耐水白情况
将制备好的样板泡水4 天后,对比三种保护胶体系的耐水白情况。结果如图2:
GTS 体系样板耐水白情况

图2a GTS 体系样板耐水白情况从图2 可以看出:GTS 体系样板吸水明显鼓胀,泡水部分漆膜大范围发白,耐水白性较差;S-482 体系样板吸水鼓胀,泡水部分漆膜小部分发白,耐水白性稍差;JO 体系样板吸水略微鼓胀, 泡水部分漆膜基本不发白,耐水白性较好。得出:耐水白性:JO体系>S-482 体系>GTS 体系
(四)耐碱性情况
将制备好的样板进行耐碱性测试后,对比三种保护胶体系的耐碱情况。结果如图3:
三种保护胶体系样板耐碱情况
从图3 可以看出,三种不同保护胶体系的成品板接触碱液部分,均无泛白鼓泡、开裂、粒子脱落的现象,耐碱性优良。
(五)耐洗刷情况
从实验可得:GTS 体系样板在洗刷1200 次开始出现粒子脱落情况,洗刷2000 次后粒子脱落情况明显;S-482 与JO 体系样板在洗刷2000 次后粒子无明显脱落,耐洗刷性相对较优。3 种不同保护胶体系制备的样板耐洗刷前后效果如图4a,图4b 所示。
3 种不同保护胶体系制备的成品板耐洗刷前,后
(六)储存稳定性
成品漆的储存稳定性是涂料产品的一项重要指标,其决定着产品的质量与保质期。将制备好的三种不同保护胶体系的成品漆放在指定温度下储存,检测成品漆的粘度变化,成品漆粘度变化情况如表5-7 所示。
JO 体系成品漆在不同温度下的储存稳定性
S-482 体系成品漆在不同温度下的储存稳定性,GTS 体系成品漆在不同温度下的储存稳定性
从表5-7 可以看出: 常温储存下稳定性:GTS体系>JO 体系>S-482 体系; 热温储存下稳定性:JO体系>GTS 体系>S-482 体系; 低温储存下稳定性:GTS 体系>JO 体系>S-482 体系。胶体对温度的变化较为敏感,对比数据得到:在高温环境下的储存稳定性明显好于低温环境。各组成品漆中,GTS 体系储存稳定性最差,JO 体系和GTS 体系各有所长。

三、结语
通过以上实验总结出三种保护胶体系的特点:粒子强度GTS 体系>S-482 体系>JO 体系,GTS 体系为圆状粒子, 展色较差,JO 体系和S-482 体系粒子为片状粒子,展色较好。三种体系制备的成品漆抗渗色性能均较优。耐水白性方面:JO 体系耐水白性最优,S-482 体系次之,GTS 体系最差。三种体系成品板耐碱性均较优。耐洗刷性:S-482 体系≈JO 体系>GTS 体系。储存稳定性:S-482 体系储存稳定性最差,JO 体系和GTS 体系各有所长。实验选用的保护胶为市场上的主流产品,对其的应用研究能够给涂料行业相关应用实验室和生产公司提供选用依据,具有较大的参考价值。

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