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0 前言
pH 调节剂是水性建筑涂料中常用的一种添加剂，虽然其用量较少，但在保持建筑涂料的稳定性方面发挥了必不可少的作用。在合成聚合物乳液时，通常会添加少量可聚合的丙烯酸或甲基丙烯酸，在聚合结束后，需要添加少量的pH 调节剂，让乳液保持在偏碱性。在水性建筑涂料的配制过程中，配方中的纤维素需要在微碱的条件下才比较好溶解。配方中的碱溶胀乳液类增稠剂通常呈酸性，只有遇到碱性的pH 调节剂，反应生成聚合物羧酸盐，才能发挥增稠功能。此外，偏碱性的水性涂料不容易腐败。当涂料罐装在铁制容器中时，偏碱性的涂料减缓了铁罐的锈蚀。
随着对水性涂料VOC 限量的要求越来越高，以及人们对净味涂料的需求越来越多，开发完全净味涂料的要求摆在众多涂料工程师面前。根据对涂料配方的分析，水性涂料中的VOC 主要来自乳液中的残留单体、成膜助剂、防冻剂以及pH调节剂。
常用的pH 调节剂有有机胺、氨水、氢氧化钠。氢氧化钠虽然不会带来VOC 的问题，但会影响涂料的耐水性。有机胺、氨水不仅会带来VOC 问题，而且也是水性涂料中气味的主要来源之一[2]。为此，瓦克公司集数十年有机硅生产经验及涂料领域多年研发经验，开发出了一种新型有机硅类多功能pH调节剂SILRES BS198（以下简称BS198），既不影响涂料的耐水性，又不会带来VOC 和气味的问题。
1 原理
BS198 是一种特殊的合成有机硅的水溶液，无色、无味、透明，仅含有极低的有机挥发物。其以甲基硅醇钾为主要成分，复配了具有润湿分散功能的特种有机硅。甲基硅醇钾在水中电离形成氢氧根离子，这是其能够调节pH 值的原理：
BS198 是一种反应型pH 调节剂，其中甲基硅醇在涂料成膜干燥时在酸的催化下生成甲基硅树脂，具有提高耐擦洗性和改进涂料耐水性的特点，这也就赋予了其多功能性：
2 BS198 的性能
2.1 净味环保，低VOC
BS198 在生产过程中不添加任何含有VOC 的原材料，所以其具有极低的VOC，国家建筑材料质量监督检验中心的测试报告显示其仅含有7 g/L 的VOC，添加到涂料中，对涂料的VOC 贡献可以忽略不计。
2.2 改善涂料的耐水性
为了评估涂料的耐水性，本试验采用比较直观的试验方法，将BS198 和有机胺分别涂刷在烧结的黏土砖上，干燥后滴水检验，涂刷过BS198 的砖表面不吸水（见图1）。这是因为BS198 中的小分子自交联后生成了憎水的高分子物质，所以它可以提高涂料的耐水性，而水在涂有机胺的表面完全被吸收干净，这说明它没有交联生成憎水的高分子物质。
2.3 提高涂料的耐擦洗性
由于BS198 能参与成膜，其生成的硅树脂具有成膜和粘结功能，能提高涂料的耐擦洗性。为了评估不同pH 调节剂（BS198、有机胺、10%NaOH）对涂膜性能的影响，我们在不同的水性涂料配方体系（见表1）中进行了测试。为减少系统误差，将不同涂料涂于同一试片上，按照ASTM D2486—2006《墙面涂料耐擦洗性试验方法》进行测试，测试结果见图2～图6。
注：1＃ 为8%苯丙998A 高PVC 内墙涂料；2＃ 为12%苯丙998A 高PVC 内墙涂料；3＃ 为25%苯丙998A 中等PVC 外墙涂料；4＃ 为30%纯丙AC261P 中等PVC 外墙涂料；5＃ 为29%VAE EZ3010 净味内墙涂料。
由图2～图6 可以看出，PVC 越高的涂料，添加BS198 后，其耐擦洗的改善越明显，这是因为在高PVC 涂料中，乳液用量较少，则助剂对耐擦洗的贡献就越明显，在低PVC 涂料中，由于乳液的用量较多，涂料的耐擦洗已经非常好，助剂的影响就可以忽略不计。
2.4 良好的贮存稳定性
2.4 良好的贮存稳定性
测试了BS198 和有机胺、10%NaOH 在上述涂料体系中的贮存稳定性，主要是考察在50 ℃烘箱中放置30 d 后涂料的黏度及pH 值变化，结果见图7～图11。
由图7～图11 可见，BS198 在上述各种涂料体系中均具有良好的贮存稳定性。在酸性的乳液体系如VAE 和醋丙体系中，BS198 调节pH 值的能力虽稍弱于有机胺，但其仍具有更好的黏度稳定性。
2.5 添加量
BS198 在涂料中的推荐添加量一般为0.1%～0.3%。在本文测试配方中，在苯丙和纯丙体系实际添加0.1%，在VAE和醋丙体系添加量是0.2%。如果在配方中添加了较多的碱溶胀增稠剂，则应增加BS198 的用量。
2.6 对铁制容器闪锈的影响
由于铁制容器的包装效果较好，许多水性建筑涂料选择贮存在铁制容器中，因此有必要考察pH 调节剂对闪锈的影响。通常铁制容器的内壁均涂有一层防锈涂料，但在焊缝处通常有漏涂之处，闪锈往往发生于此。为了考察其影响，对各种贮存条件进行了评估，包括常温贮存、户外贮存（有日晒、淋雨、温差）、烘箱贮存（55 ℃）等。BS198 均表现出特别优异的抗闪锈性能。这是由于BS198 是完全不挥发的化合物，相对于易挥发的氨水、有机胺等胺类化合物，其具有极佳的pH 值稳定性。高pH 值有助于发挥其对金属的钝化作用。
2.7 对防腐剂功效影响
为了考察BS198 对防腐剂的影响，将添加有SILRES BS198 的涂料委托上海微生物研究所进行细菌和霉菌接种培养试验，结果表明，BS198 对涂料中常用的防腐剂具有良好的相容性，即其在推荐的用量下不会影响防腐剂的性能。
3 结语
BS198 是一款优秀的多功能pH 调节剂，其最大的优点是无色、无味、环保，其在低档高PVC 涂料中可提高涂料的耐擦洗性，在高档净味涂料中能减少VOC 的含量和刺激性气味，同时还能提高涂料的耐水性。
