竹炭粉在乳胶涂料生产中的应用

当今世界人们越来越重视居室美化, 室内装修越来越豪华, 各种材料堆砌于室内。但由于装修材料或多或少残存有毒有害气体, 在满足人们视觉享受的同时也给健康带来隐患。炭基乳胶涂料是采用4 年生老竹, 经800~ 1 000℃ 高温炭化的竹炭副产品竹炭粉作为颜料与填料, 以环保、无污染、透气性优良的乙烯基乳液为成膜物质, 并根据需要添加特殊功能材料A 及成膜助剂、分散剂、增稠剂等制成的乳胶涂料。该涂料不含对环境污染严重的有机溶剂, 是绿色的环保涂料。尤其是所用的经高温炭化的竹炭粉, 具有类似活性炭的吸附功能, 经检测平均粒径600 目的炭粉碘吸附值达398 mg•g- 1, 炭基乳胶涂料很好地保留了炭粉的吸附性, 经检测, 1 m2 涂膜的碘吸附值达5 000 mg•m- 2。将该涂料应用于室内装饰或涂布于塑料薄膜、无纺布等基材上置于室内, 可有效地吸附室内有害气体, 具有除湿、除臭、杀菌、净化空气等功能。本文就涂料的不同含炭量、不同涂布层厚度对干膜的碘吸附性, 涂料的遮盖力、附着力、柔韧性的影响进行探讨, 以期获得制备干性快、附着力强、遮盖力好的炭基乳胶涂料的最佳配比。
 

1 材料与方法

1.1 原料

乙烯基乳液, 工业级, 其固含量( 50 ± 1)% ; 竹炭粉, 广西产, 4 年生老竹经高温炭化, 粒径600 目, 经检测碘吸附值398 mg•g- 1; 水, 经过滤和杀菌; 分散剂、增稠剂、成膜助剂、消泡剂等助剂均为工业级。功能性材料A 为无机非金属材料, 工业级。

1.2 制备工艺

将增稠剂用部分的水预溶后, 依次加入分散剂、成膜溶剂等助剂、炭粉, 并根据需要加入功能材料A,混合均匀, 浸泡若干小时, 在高速下分散、研磨15~ 20 min, 然后在低速下再加入乳液、消泡剂等, 边搅拌、边测试涂料细度至符合要求并调节粘度。

1.2.1 工艺路线 炭粉的预处理→ 涂料制备→ 涂刷成型→性能测试。

1.2.2 产品技术指标 颜色: 灰黑色; 固体分: ( 50 ± 2)%; 粘度: 涂- 4 粘度计, ( 30 ± 2) s 或( 130 ± 2) s; 细度: 刮板细度计, 不大于55 .m。

1.2.3 性能测试 涂膜碘吸附值测试, 根据GB/ T 12496.8 – 1999 木质活性炭实验方法测定, 将涂料涂布于25 cm % 30 cm 的PE 薄膜上, 实干后, 将其剪成细小碎片, 混合均匀, 称取碎片4.9~ 5.0 g 作为试样,计算碘吸附值, 以其中实际含炭量计。涂料干燥时间、遮盖力、涂膜柔韧性、附着力测试按HG/ T 2576 -1994 相关标准检测。
 

2 结果与分析

2.1 不同颜基比对炭碘吸附值及涂料的影响

当颜基比小于2.0 或大于4.0 对涂膜外观或性能影响较大, 无使用价值, 故不做考察。实验结果表明: 在一定的范围内炭粉的含量与碘的吸附性成线性关系, 随着颜基比提高, 碘吸附性逐渐下降, 颜基比2.0:1 为最高值, 见表1。

据报道从成膜物质而言, 乳液具有其他成膜物质所没有的优异的透气性, 在颜基比较低, 乳液含量较多时, 由于其优异的透气性使炭的吸附性基本保留; 但随着含炭量增加, 乳液的比例下降, 单位面积炭含量增加, 由于炭的吸附性能主要在涂膜的表层, 底层的炭为表层所覆盖, 炭粉表面孔隙被遮盖, 使其吸附性减弱。在实际应用中不同的基材, 应采用不同的颜基比。实验表明, 对于大多数基材涂布2.5:1 的颜基比, 涂布效果好。在相同颜基比下, 添加功能性材料A 对涂料吸附性作用不明显, 相反因炭量减少, 而略有减弱; 但可赋予涂膜吸收并反射远红外线功能, 且涂膜表面干爽, 手感极佳。竹炭粉作为颜料具有很强的遮盖力, 与3 号黑色素接近, 如黑色醇酸磁漆遮盖力45 g•m- 2, 黑色醇酸调和漆遮盖力40 g•m- 2。在一定的颜基比范围内, 随炭粉含量增加, 遮盖力提高, 涂膜柔韧性均可达到一级; 但颜基比等于或大于4 时柔韧性降低, 涂膜的附着力大于2 级。竹炭粉没有黑色素常有的抗干性, 涂膜的干燥时间受颜基比影响较小, 为快干性涂料。与3 号黑色素相比, 竹炭粉研磨分散效果更佳。
2.2 不同涂布量对吸附性影响