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1 前 言
对于涂料生产厂家而言, 乳胶涂料的耐擦洗、遮盖、光泽等性能已经很容易实现, 但涂料的流平性、丰满度、储存性能一直困扰着众多厂家。从试验数据和实际的现象分析, 影响乳胶涂料流变性能的主要因素是: 乳液、分散、增稠, 除了膨润土的影响是非常明显的, 其他粉料和溶剂影响是在一个较小的范围。要对乳胶涂料流变性能进行控制, 就要整体地看待分散、乳液、增稠这三个主要因素, 它们之间是相互关联的。分散是基础因素, 决定流变性能最根本的因素, 如果分散有问题, 再怎样调整乳液和增稠剂也很难有好的流变性能; 乳液是可选择因素, 只要乳液的物理指标合格, 都应该能通过增稠剂的选择调整到期望的流变性能, 只是乳液会影响增稠剂的种类和用量; 增稠剂是关键因素, 因为前两个因素确定以后, 增稠剂用哪一类, 用量范围基本已经确定, 调整只是要使流变性能有更佳的表现。
2 分散对于乳胶涂料流变性能的影响
2.1 T- 180 粉体改性剂能提高浆体的稳定性
为使颜料粒子尽可能均匀地分布在液相体系中, 分散剂的使用必不可少。目前市面上用于水性颜、填料的分散剂主要是阴离子型的羧酸盐类分散剂, 有钠盐和铵盐两种。它主要是以提高颜填料粒子表面的电位, 使颜填料粒子得以分散。但羧酸盐类分散剂与颜填料粒子表面电荷相同, 因此羧酸盐类分散剂与颜填料粒子吸附力很弱, 分散剂很容易从颜填料粒子表面脱离, 从而引起弱絮凝。这种弱絮凝并不会引起浆体粘度在打浆后明显升高( 见表1 中2 号和4 号配方) , 不容易被发现, 但存放一段时间就可以发现, 这样会造成在调漆时低剪粘度较高, 漆的流平性很差, 没有丰满度。
表1 T- 180 粉体改性剂对乳胶涂料稳定性的影响
这是一个普遍存在的问题, 只是由于粉料的不同, 弱絮凝的程度不同, 从实际生产来讲, 通过砂磨机的浆体要比仅仅高速分散的浆体分散的好, 但是这也不能阻止弱絮凝的发生。如果有恰当的助剂能够和颜填料粒子表面有牢固的吸附, 那么就能够很大程度上阻止弱絮凝的发生。科莱恩新产品T – 180 粉体改性剂恰能起到这种作用。
T- 180 是带有锚定基团和亲油基团的水溶性大分子, 如图1 所示。T – 180 具有特殊的锚定集团, 能够和颜填料粒子表面有牢固的吸附, T -180 的亲水基团提供分散性能、位阻, 防止絮凝,另外也为缔合型增稠剂提供更多的缔合点, 为乳胶涂料的中剪粘度和高剪粘度有所贡献, 提高涂料的流平和丰满度。加入T- 180 之后, 对于浆体的稳定性明显提高( 见表1 中1 号和3 号配方) 。
2.2 T- 180 有利于乳胶涂料中、高剪粘度的提高
乳胶涂料应该具有较高的高剪粘度和较低的低剪粘度, 这样涂料才具有很好的流平性能和丰满度。但是在调整乳胶涂料时总会发现很难实现所期望的状态, 总是在得到高剪粘度时, 低剪粘度已经高的不能接受, 牛顿型缔合型增稠剂( HEU R) 可以解决这个问题, 但是用量让人无法接受, 在增稠剂上要投入较高的成本, 如果想降低成本, 采用疏水改性碱增稠剂( HASE) 配合, 但粘度的调整很麻烦。这是由于HASE 的缔合能力远低于HEUR。采用了T- 180 以后, 由于在颜填料表面增加了疏水基团, 增加了缔合点, 提高了缔合型增稠剂的缔合能力, 有效地改善了乳胶涂料的中、高剪粘度, 有效地发挥采用疏水改性碱增稠剂( HASE) 的性能。T- 180 对于粘度和触变的影响见图2~ 图4。
表2 中的1、2 号配方采用了单一的HASE 增稠剂, 从图2~ 图4 可以看出, 随HASE 增稠剂用量的变化, 中、低剪粘度和触变值的变化, 表明T- 180对于缔合的影响, 有利于乳胶涂料流变性能。
表2 T – 180 与HASE 增稠剂协同作用试验配方
从表2、表3 中可以看出, 添加T – 180 助剂可制得高固含量的乳胶涂料, 这对于它的遮盖性有明显的提高; 显示了T – 180 对于乳胶涂料流变性能的影响, 也可以从1、2 号样品对比中看出, 能够有效地提供中剪、高剪粘度, 提供流平和丰满度、抗分水; 由于缔合点的增加使得缔合网络的密度增加, 中剪、高剪粘度的提高, 乳胶涂料在静止存放时, 有足够的屈服值防止沉降和分水。T -180 由于分子量较小, 对于分散只能起协助作用,不能作为主分散剂使用。
2.3 T- 180 可以提高低PVC 乳胶涂料光泽
在低PVC 乳胶涂料中, 乳液的体积浓度很大,T- 180 对于缔合的贡献在流变性能方面不是很明显, 但在提高光泽上, 有很好的作用。首先, T-180 能提高浆体的稳定性, 减少絮凝; 其次, T -180 对于颜填料表面改性, 让颜填料表面有一些亲油基团, 从而能与缔合型增稠剂发生缔合, 这样颜填料就可以均匀地分布, T- 180 就可以使低PVC乳胶涂料光泽增加, 从试验来看, T – 180 可以使20b光泽增加30% ~ 50%, 同时使涂膜更加光滑。
3 乳液对于流变性能的影响
由于乳液粒径和亲水性的不同, 对于乳胶涂料流变性能产生很大的影响, 一般来讲, 亲水性的乳液具有较大的乳液粒径, 憎水性的乳液粒径较小,采用表2 中1 号配方, 使用不同的乳液, 得到如表4 的数据。
从触变值来看, 这五种乳液都有好的触变值,T – 180 在不同乳液中都具有增加中剪、高剪粘度的作用, 但粘度上有很大的差异, 这主要是乳液亲水性的不同造成。苯丙乳液3、4 和醋丙乳液亲水性较强, 增稠剂的增稠效率会明显下降, 这样会增加增稠剂的用量, 使涂料的成本增加, 降低涂膜耐水性, 造成涂料性能下降。
传统的亲水乳液制成的乳胶涂料大多采用HEC 为主的增稠体系, 这种体系一般都具有好的流平, 但缺乏高剪粘度, 涂膜丰满不够; 只有在醋丙体系中, HEC 用量很大, 可以产生足够的高剪粘度, 能够有良好的涂膜丰满。但醋丙的耐水性差, 达到相同的耐擦洗, 必须增加使用量, 醋丙的高价格和高用量使得乳胶涂料成本较高。苯丙乳液1 号、2 号有一定的憎水性, 可以使用较少的增稠剂, 但是由于缺乏合理的搭配, 许多乳胶涂料厂家在使用上无法得到合适的流变性能,只能采用价高的亲水性乳液, 在采用了T – 180 的分散体系以后, 这种乳液优点可以明显地发挥, 少的增稠剂用量, 优秀的耐水性, 优良的流变性能,使乳胶涂料厂家可以在低成本下, 生产出好的乳胶涂料。表5 是一个低成本的内墙乳胶涂料配方, 该产品具有好的流变性能。
实验步骤: (1)先将乙二醇和羟乙基纤维素混合, 让乙二醇将羟乙基纤维素润湿。然后加入水将羟乙基纤维素充分溶解, 再加入分散剂、润湿剂、消泡剂, 搅拌10min, 观察所添加的原料充分溶解后, 在进行下一步操作, 否则继续搅拌; (2) 缓慢加入粉料, 时间为( 15~ 30) min, 转速( 1 500~2 000) r/ min, 搅拌30min, 将粉料混合均匀后,经砂磨磨细; (3) 将砂磨后的浆放入搅拌罐, 然后将乳液加入浆料, 缓慢搅拌( 200~ 300) r/ min, 搅拌过快会有泡; (4)将成膜助剂、消泡剂、防腐剂加入, 然后用氨水将pH 值调整到8 ~ 9, 搅拌20min; (5) 将增稠剂稀释后, 缓慢加入, 加入过易聚结颗粒, 缓慢搅拌20min, 过滤出料。
4 增稠剂对于流变性能的影响
疏水改性碱增稠剂( HASE) 和缔合型增稠剂( HEUR) 能够提供乳胶涂料所需流变性能, 在选择时主要考虑HASE 和HEU R 增稠的触变性, 在采用T- 180 体系的涂料中, 使用苯丙乳液1 号、2 号或类似乳液, 采用触变值中等的增稠剂就可以很容易调整到所需的流变性能。较低触变值的增稠剂用量会增大, 可以搭配较高触变值的增稠剂, 降低增稠剂用量。
5 结 论
( 1) T – 180 的加入能有效地提高中剪、高剪粘度, 有利于浆体的分散和稳定, 提高低PVC 乳胶涂料光泽。
( 2) 憎水性苯丙乳液与T – 180 搭配能降低增稠剂用量, 制备具有较好流变性能的低成本涂料。
