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分散剂结构和用量对调色乳胶漆性能的影响*
周华*，解亚楠，汪理想，陶骞，刘阳（苏州世名科技股份有限公司，江苏省水基颜料分散体工程技术研究中心，江苏昆山215337）
调色乳胶漆是以树脂乳液为基料，将颜填料经适当分散剂分散后添加到乳胶漆中制备而得到。随着建筑涂料的技术发展与色彩需求的增大，调色乳胶漆的用量也越来越大。调色乳胶漆中，分散剂是影响调色乳胶漆性能的关键因素。选择合适的分散剂是制备高品质调色乳胶漆的关键技术之一。目前，常用的分散剂是丙烯酸钠或铵盐类为主，该类分散剂对钛白、重钙等粉料具有良好的分散作用，对无机颜填料降粘效果明显，但与有机颜料色浆相容性较差。由于该结构含有大量的羧酸根离子，离子化程度高，亲水性能优越，从而导致调色乳胶漆在耐水性、展色性、沉降稳定性等指标上存在欠缺。近年来，开发同时含有亲水羧酸根结构与亲油苯环结构分散剂成为研究热点，该类分散剂可同时对无机及有机颜料进行有效分散。基于此，本文探讨与分析分散剂结构与用量对调色乳胶漆耐水性、展色性、沉降稳定性的影响，为调色乳胶漆中分散剂的选择提供一定的理论与应用参考。
1 实验部分
1.1 试剂和器材
分散剂S110（实验室自制，Mw=7000）；聚丙烯酸盐分散剂A（Mw=5000，圣诺普科公司）；改性聚羧酸盐分散剂B（Mw=5000，上海泰格聚合物有限公司）；丙二醇；多功能助剂AMP-95；润湿剂X-405（陶氏公司）；防腐剂；羟乙基纤维素HBR250（亚跨龙公司）；消泡剂NXZ（圣诺普科）；金红石型钛白粉；高岭土（1250 目）；重钙（800 目）；硅灰石粉（800目）；苯丙乳液；成膜助剂醇酯十二；聚氨酯增稠剂；碱溶胀增稠剂；大红色浆；酞菁蓝色浆；炭黑色浆；铁红色浆（苏州世名科技股份有限公司）。
高速搅拌分散机（上海现代）；250μm 涂布器；X-Rite SP62 分光光度计（美国）。
1.2 乳胶漆的制备
按照表1 所示设计乳胶漆配方，其中分散剂的用量依次为调色乳胶漆总量的3‰、5‰、7‰、9‰、11‰。
分别以分散剂S110、分散剂A、分散剂B 为研究对象，按照表1 配方精确称取物料1~3 放入搪瓷烧杯中，在搅拌分散机中以1200r·min-1 转速分散20min，然后加入物料4，在3600r·min-1 速度下分散1h，降低研磨转速至800r·min-1，加入物料5 与6，继续分散20min，最后经120 目过滤袋过滤，其中序6中消泡剂NXZ 可多次加入。
1.3 性能测试
1.3.1 耐水性
取适量乳胶漆，加入2%酞菁蓝色浆，搅拌均匀备用。将石棉板用石蜡和松香混合物封边和封背，用板刷将制备好的色漆均匀的涂刷在石棉板上，涂刷两道，待第一道漆膜完全自然干透后再刷第二道。然后将石棉板2/3 浸入23±2℃蒸馏水中，经过96h 后从水中取出待自然干透后用分光光度计读取浸泡和未浸泡部分的色差，色差越大，说明涂膜的耐水性越差。
取适量乳胶漆，加入2%酞菁蓝色浆，搅拌均匀备用。将石棉板用石蜡和松香混合物封边和封背，用板刷将制备好的色漆均匀的涂刷在石棉板上，涂刷两道，待第一道漆膜完全自然干透后再刷第二道。然后将石棉板2/3 浸入23±2℃蒸馏水中，经过96h 后从水中取出待自然干透后用分光光度计读取浸泡和未浸泡部分的色差，色差越大，说明涂膜的耐水性越差。
1.3.2 遮盖力
用250μm 涂布器在底色黑白各半的铜版纸上均匀地涂布待测乳胶漆，在标准条件（温度23±2℃，湿度50%±5%）下至少放置24h，然后用分光光度计读取遮盖力度。
用250μm 涂布器在底色黑白各半的铜版纸上均匀地涂布待测乳胶漆，在标准条件（温度23±2℃，湿度50%±5%）下至少放置24h，然后用分光光度计读取遮盖力度。
1.3.3 展色性
取适量乳胶漆，分别加入2%大红、酞菁蓝、炭黑、铁红色浆，搅拌均匀，用250μm 涂布器在铜版纸上制卡，在标准条件（温度23±2℃，湿度50%±5%）下至少放置24h，然后用分光光度计读取着色强度。
取适量乳胶漆，分别加入2%大红、酞菁蓝、炭黑、铁红色浆，搅拌均匀，用250μm 涂布器在铜版纸上制卡，在标准条件（温度23±2℃，湿度50%±5%）下至少放置24h，然后用分光光度计读取着色强度。
1.3.4 稳定性
常温稳定性：将乳胶漆密封于样品瓶中，常温放置3 个月后，打开样品瓶在未搅拌状态下，观察试样有无分层现象，然后充分搅拌样品，观察有无硬块、凝聚现象。
常温稳定性：将乳胶漆密封于样品瓶中，常温放置3 个月后，打开样品瓶在未搅拌状态下，观察试样有无分层现象，然后充分搅拌样品，观察有无硬块、凝聚现象。
热储稳定性：将乳胶漆密封于样品瓶中，放置于53℃±5℃的烘箱中15d 后，冷却至常温，打开样品瓶在未搅拌状态下，观察试样有无分层现象，然后充分搅拌样品，观察有无硬块、凝聚现象。
冷冻稳定性：将乳胶漆密封于样品瓶中，放置于-5℃±2℃的环境下冷冻18h，解冻6h，并循环3次。循环完成后打开容器观察未搅拌试样有无分层现象，然后充分搅拌样品，观察有无硬块、凝聚现
象。
2 结果与讨论
2.1 分散剂对涂料耐水性的影响（图1）
图1 可见，在选取的3 种分散剂中，在相同用量的前提下，S110 制备涂料浸泡前后色差最小，耐水性最好。这是因为相对于分散剂A、B，分散剂S110 带有苯环结构，从而使其制备的涂膜展现出优良的耐水性。另外，图1 还表明分散剂用量与涂料耐水性的关系也非常密切。这是因为分散剂用量的增加，颜填料分散效率亦随之增加，颜料颗粒变小，使成膜的平整度增加，颗粒间的空隙变小，故成膜后涂料未浸泡部分与浸泡部分色差小，耐水性得到改善。但当分散剂的用量大于7‰时，未浸泡部分与浸泡部分着色强度色差反而增大，这是因为当分散剂用量过多时，增加了涂膜的润湿性，导致涂膜耐水性变差，因此，涂料中分散剂添加量应在5‰~7‰之间。
3.2 分散剂对涂膜遮盖力的影响
图2 是分散剂结构与用量对涂料遮盖力的影响。
从图2 可以看出，当添加量从3‰到11‰，涂料的遮盖力增加。如前所述，分散剂用量增加，有利于提高颜填料的分散效率，从而使颜填料的粒径减小，颗粒粒径分布范围变窄，遮盖力增强。另外，比较在相同分散剂添加量下制备涂料的遮盖性能发现，当分散剂添加量小于5‰时，S110 对应的遮盖力较分散剂A、B 差，但分散剂用量大于5‰时，S110 对应的遮盖力较分散剂A、B 略有优势。这可能是因为当分散剂用量低于5‰，分散剂A、B 对无机颜填料分散效率高于S110，遮盖力较S110 具有优势；而当分散剂用量大于5‰，由于分散剂使用量的增加，以分散剂A、B 分散无机颜填料粘度太低，分散效率不高，从而S110 对应的遮盖力较分散剂A、B 略有优势。
3.3 分散剂对涂料展色性的影响
选择大红、酞菁蓝、碳黑、铁红4 种市场中常见色浆，色浆的添加量为乳胶漆2%，着色强度以分散剂A 为标准（添加量为5‰，着色强度记为100%）。
由图3 可以得到，在选取的4 支色浆中，随着分散剂用量的增加，着色强度增加，涂料展色性得到改善。且其中S110 在3 种分散剂中展色性最优。这是因为分散剂用量的增加能不断降低着色颜料粒子的絮凝程度，从而展色性得到改善。同时由于相对于其他两种分散剂，S110 分散剂中含有苯环结构，与有机颜料结构相似，从而分散剂与颜料粒子吸附的更为紧密，颜料粒子粒径分布范围更窄，絮凝程度最低，展色性最好。
3.4 分散剂对涂料稳定性的影响
选取分散剂A、分散剂B、S110，分散剂使用量选择7‰，分别制备乳胶漆1、2、3。研究分散剂类型对涂料稳定性的影响，具体测试方法见测试方案中的稳定性测试。
由表2 可知，常温放置3 个月，乳胶漆1 储存稳定性变差，出现了轻微分水现象，而乳胶漆2、乳胶漆3 储存状态良好。乳胶漆经热储或冷冻后，乳胶漆1 出现了严重分水现象，乳胶漆2 出现了轻微分水现象，而乳胶漆3 未见异常现象。由以上3 种不同储存状态可以发现，在3 支分散剂中，S110 制备的涂料稳定最高，这主要是因为S110 是一种改性嵌段共聚物，而分散剂A 和B 分别是丙烯酸盐与改性聚羧酸盐类分散剂，无法提供有效空间位阻效应，体系的稳定主要依靠双电层效应，当双电层遭到外在因素破坏，涂料体系的稳定性将明显降低。
4 结论
本文探讨了分散剂对制备调色乳胶漆耐水性、展色性、稳定性的影响，研究结果表明当分散剂用量在5‰~7‰之间时，涂料耐水性最优。同时当选用嵌段共聚物分散剂S110 时，由于S110 自身结构具有疏水性苯环结构，对有机颜料有良好的分散效果，制备得到的涂料耐水性、对色浆的展色性、沉降稳定性均明显优于市售分散剂A 和B，涂料的遮盖力较分散剂A 和B 略有优势。
