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随着涂料工业的发展，人们对涂料性能有越来越高的要求，环保性、装饰性、经济性是涂料的重要发展方向之一。浮雕涂料因具有大小不同的斑点，立体感和视觉美感能满足人们对涂料装饰性的日益要求。因此,市场需求越来越旺。但目前市场上少量的浮雕涂料多以纯丙乳液和苯丙乳液为主要成膜物质，干燥慢、硬度差、施工性不好且成本高，限制了浮雕涂料的广泛使用。因此，开发低成本、高性能的外墙浮雕涂料，具有广阔的市场前景，已引起人们的关注。本文以低价格的EVA乳液、硅溶胶为主要成膜物质，添加各种助剂及填料研制成施工性能好、硬度高、耐水性好、低成本的外墙浮雕涂料。并通过工程实际使用，浮雕涂料斑点大小均匀，表面圆润，立体感非常强。
1 实验部分
1.1 配方的确定
对涂料来说，除其它性能满足要求外，施工性能也是衡量涂料好坏的重要标志之一。只要成膜物和助剂选择适当，其耐水、耐碱、硬度、干燥、耐候等性能容易达到要求，浮雕涂料的关键之处就在于施工性能。施工性能好，得到的斑点大小均匀且圆润，主体感和美感好；反之，得到的斑点形状不规则且毛角过多，不美观，失去了浮雕涂料的真正意义。所谓施工性能，归根结底是涂料的表面张力适中，亦即触变性适中。而影响涂料的触变性除成膜物之外，分散剂、填料、增稠剂、增强抗裂剂等是影响浮雕涂料触变性的重要因素。
本试验配方选用国产EVA 乳液10%（质量百分比，后同）,固含46%，pH 值7～8；硅溶胶10%，pH值8～9，以分散剂、增稠剂（纤维素）、填料及增强抗裂剂作为实验因素。以浮雕涂料施工性能作为目标函数，确立了四因素三水平正交试验。结果见表1、表2。
注：用量均为质量分数，后同。
由表2 可以看出，较理想的配比为5号，根据5号四种材料配比，确定配方见表3。
1.2 生产工艺流程
将配方量的水、纤维素、膨润土、消泡剂、分散剂慢速搅拌均匀，再加入填料、抗裂增强剂、助剂等高速分散30min，加入乳液、硅溶胶慢搅均匀后包装得产品，其工艺流程见图1 。
1.3 浮雕涂料性能指标及比较
按表3配方生产的浮雕涂料作为试验品，与国外某著名品牌，国内某著名品牌浮雕涂料相比较，其性能指标及结果比较见表4。由表4 可以看出,本产品在耐水性、耐碱性、干燥性、硬度、涂膜外观等性能上都优越于国外和国内同类产品。
2 分析与讨论
2.1 成膜物的选择
浮雕涂料作为底涂涂料，对耐候性的要求不是十分严格，只要耐水和硬度能满足要求即可。故本试验选用价格低廉且耐碱较好的国产EVA 乳液。同时，为提高涂膜干燥速度和涂膜硬度，降低材料成本，配方中加入适量的硅溶胶作为第二成膜物质。
2.2 抗裂增强剂的选择及对涂膜外观的影响
浮雕涂料又属厚质涂料，干燥过程中由于水的挥发，涂膜收缩易开裂，故需添加增强抗裂剂。常用的有玻璃纤维、纸精、桔杆纤维等，纸精和桔杆纤维增强抗裂效果、涂膜硬度方面不如玻璃纤维，且玻璃纤维在玻璃厂家易得，价格合理。故本试验选用玻璃纤维作为抗裂剂。由表2 可以看出，随着抗裂增强剂用量的增加，浮雕斑点多有毛角，不圆润。这是由于涂料流体的触变性差所致。因为当涂料喷射到墙面时, 流体受到剪切力的作用，粘度下降，流动加快，利于表面的收缩。由于抗裂增强纤维在几何尺寸上比其它成分要大得多，随着用量的增加，当涂料喷射到墙面时，其表面收缩会受到抗裂增强纤维的阻碍作用，使流体触变性变差，致使表面毛角多，不够圆润。
2.3 增稠剂的选择
增稠剂在涂料中不但能起到增稠、降低成本的作用。同时，增稠剂赋予流体一定的触变性，改善施工性能。羟乙基纤维素广泛使用于水性乳胶涂料中，它是非离子型水溶性聚合物，在涂料中起增稠、粘结、分散、稳定等效果。常用的羟乙基纤维素有HBR-250，HP4400，ER-30MH，Q5000，H100000，HB30000，HB15000等。大分子量的纤维素具有较高的增稠效果，在水溶液中形成的网状结构较强，涂料的触变性变差，影响流平。对浮雕涂料来说，除其它性能需满足要求外，涂料的触变性更为重要。触变性不好，涂料喷到建筑物墙面上，其斑点收缩不够，外观不够圆润，毛角过多，影响外观美感；触变性过好，斑点会出现流挂现象，同样影响美感。通过试验，选择中等分子量的羟乙基纤维素BH30000 和聚氨酯类增稠剂、膨润土复配使用，效果很好。
由于羟乙基纤维在水中形成立体网状结构，使涂料的触变性变差。为此，在试验配方中加入适量的聚氨酯增稠剂以改善流体的流动效果。配方中加入少量膨润土不但起到取代部分成膜物的效果，同时也能起到增稠和改善流体触变性的双重作用，因为膨润土具有层状结构，吸水后在干燥过程中，晶层间可包覆一部分填料粒子，与乳液的薄膜交叉重叠，形成网状结构，大大提高了粘结能力和耐水性能[1]，从而可降低部分乳液量；同时，由于膨润土的层状结构，键能弱，易离解[2]，因此水分能容易进入晶层中间，引起晶格定向膨胀，达到增稠和改善流动的效果。
2.4 填料的选择及用量的确定
浮雕涂料对填料的细度和白度不列入考虑范围，主要考察价格、硬度和施工后外观效果。常用低廉的填料有重钙、滑石粉、灰钙粉、重晶石等。重钙硬度高、性能稳定，故是首选的填料之一；滑石粉具有针状或片状结构，不但可以起到填料的作用，而且具有一定的增强抗裂作用，减少价贵的玻璃纤维用量；重晶石价格低、硬度好，也是考虑的填料之一，但重晶石比重大，影响涂料的贮存，故加入量不宜太大。灰钙粉主要成分为氧化钙，遇水后生成氢氧化钙，涂膜干燥时生成碳酸钙，耐水性能好，但碱性太高，且游离的Ca2+会导致阴离子乳化剂乳液破乳，对涂料的稳定性有一定影响，故也不宜加入太多。实验表明，对低成本水性外墙浮雕涂料，填料主选重钙、滑石粉，并加入适量的重晶石和灰钙粉是较理想的填料组合。由于填料也是影响浮雕涂料外观美观的重要因素，填料成分少，涂料固含低，干燥收缩时，体积缩小较大，涂膜外观干瘪，不饱满；另一方面，填料含量低，利于涂料的流动，会出现一定的流挂现象。当填料量过大时，一是涂料粘度过大，不便生产和施工，二是不利于涂料的流动，降低涂料的触变性，出现毛角，影响美观。试验证明，填料含量超过60% 时，结果不理想。
2.5 分散剂的选择
分散剂在涂料分散过程中起着分散和润湿的双重功效，分散剂选用不当不但会影响涂料的贮存稳定性，而且使涂料产生絮凝，造成硬沉底，影响施工，严重时会造成涂料报废。分散剂选用的原则是分散剂的电荷与颜填料或乳液所带电荷应尽量相同。这是因为当粉料颗粒发生絮凝时，由于同种电荷相斥，使得粉料颗粒保持一定的距离而不发生絮凝，适当的分散剂不但使涂料性能稳定，而且可降低材料成本。考虑到分散剂与硅溶胶体系的相容性，本试验选用汉高公司的Hydropalat759，这是一种磷酸酯复合物。
3 成本分析及工程应用
目前市售浮雕涂料其乳液用量一般在20%左右,国外品牌一般用纯丙乳液,国内一般用苯丙乳液作浮雕涂料的成膜物,本配方用EVA和硅溶胶作成膜物。按市场价，纯丙乳液12元/kg，苯丙乳液9元/kg，EVA6.5元/kg，硅溶胶0.6元/kg。就成膜物而言（成膜物按20%计），原材料成本比较见表5（其它成分的材料成本按2.0元/kg计）。由表5可知，本产品比国外同类产品原材料成本下降约40%，比国内同类产品原材料成本下降约28%。目前按表3配方在上海红顶涂料有限公司池州分公司生产了2t外墙浮雕涂料,施工于该公司办公楼及院墙,浮雕斑点大小均匀、圆润、饱满、硬度高，极具立体感和艺术感。
4 结 语
以EVA 乳液和硅溶胶为主要成膜物质，材料成本低，由于硅溶胶的加入使涂料硬度提高，干燥加快。同时用正交试验找出了使涂膜外观极富美感的最适宜配方。与以往浮雕涂料相比，不但显示了成本低的优势，而且性能上和施工效果上也提高了很多。各种材料价低易得，其涂膜斑点均匀、圆润且饱满，极富艺术感和立体感，是一种很有发展前景的外墙建筑涂料。
