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超细颜填料对乳胶漆性能的影响
吕 奔1 ,张 焱1 ,刘志江2 ,夏明珠1 ,雷 武1 ,王风云1
(1 南京理工大学化工学院,210094 ; 2 沈阳工业学院化工系,110045)
1 前 言
近几年,乳胶漆在我国发展很快,但由于乳胶漆的成本还较高,在一些经济欠发达地区,还不能为人们所接受,使其推广应用受到一定的限制。根据传统的乳胶漆配方,笔者对纯丙乳液为基料的外墙乳胶漆的配方及生产工艺进行探讨和改进。阐述了超细颜填料对乳胶漆配方、性能的影响,确定了含超细颜填料的乳胶漆配方。
2 实验部分
2. 1 原材料及仪器
原材料:分散剂、润湿剂、消泡剂、成膜助剂、防霉剂、流平剂、增稠剂、纯丙乳液、钛白粉、轻质碳酸钙、滑石粉、石英粉等。
仪器:小型高速分散机及配套设备、分散罐。
2. 2 生产工艺
除纯丙乳液外,其他组分低速下投料,然后逐渐提速搅匀,高速分散15 min 后,再低速搅拌,加入纯丙乳液,适当提高分散机转速,分散15 min 后制得成品。
3 结果与讨论
3. 1 颜填料粒径的影响
为了了解颜填料的粒径对乳胶漆性能的影响,采用传统的颜填料,以白色外墙乳胶漆为例。其中,着色颜料采用经表面处理的金红石型钛白粉,填料采用轻质碳酸钙、滑石粉和石英粉。不同的是把一部分颜填料用超细粉体技术进行深加工处理。经过对比发现,超细颜填料无论是自身的外观,还是对涂膜的遮盖力、着色力、平滑度的影响都发生了很大的变化。
3. 1. 1 对自身外观的影响
超细颜填料手感细腻,在日光下其颜色也发生很大变化。几种颜填料的颜色随粒径的变化如表1 所示。
3. 1. 2 对遮盖力的影响
按照传统的生产工艺,以纯丙乳液为基料,分别采用不同粒径的钛白粉配制外墙用乳胶漆。实际涂刷的结果表明,在固含量相同的条件下,加有超细钛白粉的乳胶漆,其遮盖力有所提高,见表2。
3. 1. 3 对颜填料用量的影响
选用5 个有代表性的乳胶漆配方进行综合评定,见表3。由表3 可见,配方3、4、5 的乳胶漆采用超细颜填料,降低了钛白粉的用量,不仅降低了成本,而且改善了涂料的性能。
3. 1. 4 对CPVC 的影响
采用超细颜填料,用轻质碳酸钙代替部分钛白粉,加大分散剂的用量,使乳胶漆的临界颜料体积浓度(CPVC) 大大提高(见表4) ,在保证产品质量的前提下,降低了成本。
3. 1. 5 对分散剂和润湿剂的影响
由于所用的颜填料是超细粉体,粒径小,表面张力大,粒子间凝聚倾向强,所以应适当增大润湿剂、分散剂用量。
3. 1. 6 对搅拌速度的影响
选用超细颜填料,粒子间凝聚倾向强,使聚集体回复到初级粒子需要更大的剪切力,因此,分散机的转速应增大。乳胶漆是假塑性流体,随着剪切速率的增大,粘度会下降,搅拌速度越快,所得涂料的粘度越低,但搅拌速度过快则会破坏乳液的结构。
3. 1. 7 消泡剂的影响
在乳胶漆的生产及施工过程中,搅拌会产生大量气泡。采用超细颜填料,需要更快的搅拌速度,产生的气泡更多、更细小,也更难消除。因此,应加入高效消泡剂,用量也应适当增大。
3. 1. 8 对增稠剂的影响
在乳胶漆的生产及贮存过程中,由于填料的用量增大,固含量提高,颜填料粒子的下沉倾向增强,为此,必须提高增稠剂的用量,以确保制得高品质的乳胶漆。
3. 2 最佳配方的确定
经过生产及涂刷实验,表3 中配方3、4、5 所得的乳胶漆均表现出良好的性能。在对这三个配方进一步优化的基础上,确定了最佳配方,如表5 所示。
4 结 语
乳胶漆中加入超细颜填料,不但可以大大提高涂膜的光滑度、透明度、着色力、着色强度,降低钛白粉的用量,而且能够提高体系的CPVC 值,降低基料的用量,提高经济效益。另外,在生产过程中,还可省去砂磨机研磨工序,减少人力、物力、财力的投入。
