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一种新型涂料添加剂
王建1 ,刘景春2
(1. 济南市建筑工程质量监督检验站;2. 山东金太阳涂料科技开发有限责任公司,济南市250022)
纳米技术的发展和纳米材料的加工、生产水平的迅速提高,为纳米技术和纳米材料在多学科、多领域的广泛应用,开拓了新的广阔空间。最近,一种新型的涂料助剂—美泺迪(MLD) PF – 1000 涂料多功能助剂(以下简称PF – 1000) 在涂料中的应用,引起了涂料界的重视。
1 性能指标和特性
1. 1 性能指标
外观:白色膏状液体,允许少量浮水
固体份:40 % ±1 %
密度:1. 1～1. 5 g/ cm3
粒径: ≤1μm
p H 值:7～8
粘度:1～2 Pa ·s (动态)
溶解度:在水中不溶解
机械稳定性:优
储存稳定性:优
测试数据表明, PF – 1000 中小于1 μm 的粒子约占99. 98 % ,其中,粒径在150～300 nm 的粒子占7 %～10 %。因此,严格地说,PF – 1000 是一种具有纳米材料特性的非纳米材料—超微细材料。尽管PF – 1000 中纳米级粒子占的比例很少,但是它们的表面积却是其它粒子的几千倍甚至上万倍,正因为它们的存在,才使PF – 1000 产生了奇异的特性。
1. 2 特性
(1) 可以明显地增白,提高低档涂料白度;解决颜料沉积与表层浮水的难题,使一般涂料达到与高级乳胶漆一样理想的开罐效果。
(2) 能大幅度提高涂膜致密性,从而使涂膜的硬度、耐污染性、耐水性、耐碱性大大提高。它的这一特点,用于一般涂料时,显得尤为突出;而用于高档涂料时,它的这一优点并不明显,但它可以大大提高高档涂料涂膜的抗老化性。
(3) 加入PF – 1000 的涂料施工时,具有优良的流平性,有效地消除了刷痕,达到满意的涂刷效果,是生产丝光涂料的理想助剂。实际上它能使档次偏低的乳胶漆在不增加成本的情况下,档次和品质得以升级,而且还能大大提高经济效益。
(4) 它还具备其它许多综合性能。如:先将它搅匀分散在水中,不加任何分散剂,它也会较好地将颜料、填料分散;它还有明显的增稠作用,防止颜料沉积;它在提高白度的同时,也明显地提高了涂料的对比率、遮盖力,可以适当减少涂料中昂贵的钛白粉用量。
表1 为加入和未加入PF – 1000 的涂料性能对比。
2 使用方法
(1) 使用量:建议为涂料量的3 %～10 % ,需根据产品具体要求经实验后自行调配。
(2) 使用方法:先将PF – 1000 用搅拌机搅匀呈流动浆状,p H 值7～8 时加入到水中,然后加入钛白、助剂和颜填料,分散均匀。由于PF – 1000 为综合性多功能添加剂,使用时应根据实验测试数据,参考其兼备的各项性能,适当减少或全部取消配方中的某些助剂。
3 作用机理的探讨
(1) PF – 1000 的加入,其中纳米级粒子强烈、牢固地包覆在颜料及填料粒子的不规则表面,提高了颜料和填料的白度(目前世界上许多颜料生产商将PF – 1000 作为二氧化钛的表面处理剂) ;另外,PF – 1000 中大量粒径小于1μm 的超微细粒子均匀地分布在涂料中,这些粒子在成膜时均匀地迁移到涂膜表面,使涂膜白度明显提高。
(2) 由于具有极性的PF – 1000 粒子定向包覆在颜料粒子的表面,从而形成具有双电层和相同电荷的大颗粒,这些颗粒之间产生很强的静电排斥力,有效地阻止了颜料的吸附和沉积。这也就是PF – 1000 使涂料产生“牛顿”型增稠的主要原因。也正是由于粒子间的排斥力大于吸引力,使加入PF – 1000 的涂料有着良好的触变性和流平性。
(3) PF – 1000 中的纳米级粒子具有强烈的定向吸附作用,使颜料颗粒外表面产生相同电层,增加了颜料的分散速度,起了分散剂的作用。
(4) 由于PF – 1000 是极性的高分子聚合物,它与涂料中的有机粘结剂有着很强的亲和力;颜料粒子表面也因为包覆了一层PF – 1000 粒子,与粘结剂的交联亲和性增加;涂料成膜时,PF – 1000 会迁移到涂层表面,涂膜表面原本不规则的空间被大量的PF – 1000 粒子镶嵌,这样就形成为非常光洁、规则有序、平整致密的高品质的涂膜,使涂料的硬度、强度,耐水、耐碱、耐污、耐老化、耐洗刷性及防霉性能,都因此而大幅度提高。
4 发展前景
PF – 1000 用于金红石型钛白粉的表面包膜改性在我国已得到应用。用于造纸、染料、油墨、水墨、涂料色浆及印花色浆和感光材料,也已经取得了显著的社会效益和经济效益。我们相信,随着纳米技术在我国的推广和应用,纳米材料生产技术的飞速提高,PF – 1000 的粒径一定会全部达到纳米级。届时,PF – 1000 的性能就会更加优异,除了在建筑涂料、粘结剂、保温材料等领域应用外,还将在塑料门窗、防水材料等方面得到广泛的应用。
