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l 引言
近年来，我国内墙涂料的主导产品为合成树脂乳液类涂料。整体上说，比之过去使用的聚乙烯醇类涂料，产品档次得到提高，并改善了环境。但是，在所使用的合成树脂乳液类内墙涂料中，仍然是低端产品居多。粗略估计，其所占比例不低于60％ 。在这类涂料中，合成树脂乳液在涂料中的用量一般为13％左右，有的甚至低于10％ ；钛白粉、立德粉等颜料的用量也都很低(前者通常为1％ ～4％ ，后者通常为3％8％)，而代之以使用大量的填料。涂料的颜料体积浓度一般远远高于其临界颜料体积浓度，故通常称之为高颜料体积浓度乳胶漆。由于这类涂料采用合成树脂乳液涂料原理设计配方并进行配制，因而合成树脂乳液涂料所使用的各种助剂必不可少。这样一来，助剂在涂料中的成本占据很大比例，因而显著增加了涂料的成本。且不论配方设计的合理性，仅从消费者来说，使用这样的涂料是不经济的。因为较高比例的费用花在助剂上，涂膜的某些物理力学性能并不好，亦即涂料的质量并不高。例如，笔者就曾遇到过消费者投诉某名牌乳胶漆涂膜耐干擦性差，用手干擦掉粉。笔者实际检测证实了这点。这类情况实际存在。该项性能指标是使用中的重要指标。虽然该涂料达到了国家标准，但涂膜性能并不好。
另一方面，在丙烯酸酯乳液类建筑涂料中，当乳液的用量为9％ 一13％ ，特别是低于10％ ，但涂料配方设计合理时，其性能完全能够满足国家标准GB／T9756-2001的要求。但是，按照我国目前建筑涂料施工的习惯，涂料在施工前需要加入适量的水稀释后涂装。在这种情况下，涂料对稀释时加水的数量已经非常敏感，如果所加的稀释水稍微过量(这是很可能出现的情况)，就有可能导致涂膜干擦脱粉。不管是什么种类的涂料，如果连耐干擦性能都不能满足使用要求，则不能算是好涂料。因而，笔者认为，无论是从涂料配方设计原理的合理性，还是从实际使用情况来说，目前低成本的乳胶漆都还存在着一些问题。
鉴于这种情况，笔者试图研制一种技术性能符合国家标准GB／T 9756-2001和GB 1 8582-2001的产品，成本比低档乳胶漆稍低或相当，但助剂的成本在涂料中的比例能够显著降低、涂料具有好的开罐效果、流平性和手感好的新型内墙涂料。经过初步试验研究，认为采用有机一无机复合型涂料的技术路线较好。同时．有机一无机涂料比有机涂料有更多的技术、资源和环境优势，也是涂料发展的方向11】。
研究结果证明这种思路虽然可行，但无机基料只能适量使用，否则得不到好的结果。因而，本研究结果仍是一种以合成树脂乳液为主要基料的内墙涂料。这种新型涂料成本比一般乳胶漆稍低，但性能更为稳定，涂膜手感非常平滑，开罐效果和流平性好。
2 原材料
2．1 成膜物
2．1．1 苯丙乳液
试验使用的苯丙乳液取自合肥某涂料厂，为其生产内墙乳胶漆通常使用的乳液。经检测，其固体含量为47．4％ ；pH为8，从气味上感觉其游离单体含量较高。
2．1．2 硅溶胶
硅溶胶是无机建筑涂料常用的基料，使用JNF一25型，二氧化硅含量为24．0％ 一25．0％ ，pH为9．0-10．0；平均粒径为10—20 nm。江阴市助剂厂生产。
2．2 颜料和填料
使用锐钛型钛白粉、立德粉、轻质碳酸钙、重质碳酸钙、水洗高岭土(细度24 m ，白度85％)和滑石粉等颜填料。这些材料合理配合，能够使涂料有较好的遮盖力。
2．3 助剂
2．3．1 聚乙烯醇
使用聚乙烯醇作为增稠剂。比常用的纤维素类增稠剂(羟乙基纤维素、羟丙基甲基纤维素)的增稠效果稍差，但流平性好，对颜料、填料和涂装的底材等有一定的黏结力。
2．3．2 膨润土
膨润土是常用的无机增稠剂，但近年来因有机增稠剂的使用，在乳胶漆中使用较少。膨润土的特性是增稠效果和悬浮性显著，能够使涂料产生触变性，使用量大时影响涂料的流平性，但不会降低涂膜的耐水性，干燥后留在涂膜中能够起到填料的作用，其用量应适当。
2．3．3 羟乙基纤维素
实践证实，使用适量的羟乙基纤维素，能够得到显著的增稠效果，并使涂料在涂装时手感滑爽，即能够赋予涂料好的施工性能。
2．3．4 其他助剂
进行配方设计时，常用的有湿润分散剂、消泡剂、成膜助剂、防霉、杀菌剂等。本文涉及的配方使用罗门哈斯公司(ROHM &HRRS)等进口的涂料助剂。
3 涂料制备
3．1 涂料配方
低成本有机一无机复合型内墙涂料的配方见表1。
3．2 涂料制备程序
3．2．1 准备工作
(1)j安常规方法溶解聚乙烯醇，制得聚乙烯醇增稠溶液；
(2)按常规方法溶解羟乙基纤维素，制得羟乙基纤维素增稠溶液；
(3 I安常规方法对膨润土进行钠化处理，制得呈凝胶状的膨润土浆。
3．2．2 涂料制备
(1)料浆制备
按配方量在小砂磨机的分散筒中投入水、防霉剂、杀菌剂、湿润分散剂、成膜助剂、冻融稳定剂、聚乙烯醇溶液、膨润土浆和部分消泡剂等搅拌均匀。然后，再投入钛白粉、立德粉、轻质碳酸钙、重质碳酸钙、水洗高岭土和滑石粉等预分散均匀，得到混合料浆。再研磨至细度小于50 m。
(2 基料与料浆的混合
将磨细料浆的pH调整至约9，加入硅溶胶搅拌均匀，得到料浆混合料，再加入苯丙乳液搅拌均匀。
(3)涂料黏度调配
用2．5％ 羟乙基纤维素溶液调整涂料的黏度至规定范围，再加入适量的消泡剂慢速搅拌消泡，最后制得成品涂料。
3．3 涂料技术性能
按国家标准GB／T 9756-2001对涂料进行性能检测，结果见表2。
注：①涂料容器中状态观感好，放置28 d后无分层现象，虽有明显的触变性，当稍加搅拌或振晃触变性即消失；②涂膜平整、光滑，手感非常好：③ 指用30％水稀释后的涂膜。
4 试验结果与讨论
4．1 无苯丙乳液时涂料的耐洗刷性
为了考察以聚乙烯醇水溶液作为增稠剂时，无苯丙乳液而仅使用硅溶胶情况下涂料的耐洗刷性，配制了一组涂料，并按照GB／T 9266和GB／T 9756规定的方法对涂膜进行了洗刷试验，结果见表3所列。
从表3可知，不加苯丙乳液而仅使用硅溶胶作为成膜物质配制无机涂料时，涂料的耐洗刷性很差。当硅溶胶的用量为15％时，涂膜的耐洗刷性仅达到42次。这时，硅溶胶的成本在涂料中已经占较大比例，再继续增大硅溶胶的用量进行试验的意义已经不大。
上述情况下的涂料实际上就是聚乙烯醇一硅溶胶复合涂料。笔者以前曾对这类涂料进行过研究 ，所得到的结果和本研究的结果完全不同，以前研究时所得到涂料的耐洗刷性很好，而本次的结果恰恰相反。经分析认为，可能是两次研究中聚乙烯醇使用的形式和数量的不同：前者是以聚乙烯醇缩甲醛的形式使用的，且用量较高；而本研究聚乙烯醇是以水溶液的形式使用的，且鉴于成本考虑数量受到限制。为此，将涂料中聚乙烯醇的用量增大，但仍以聚乙烯醇水溶液的形式使用，涂料的耐洗刷性结果见表4。
从表4可知，当将聚乙烯醇的用量提高时，随着硅溶胶用量的增大，涂料的耐洗刷性有所提高，但提高幅度有限，仍然满足不了涂料200次耐洗刷的要求。这说明涂料中仅以聚乙烯醇作为增稠剂而不使用苯丙乳液，所制得的涂料并没有很好的技术经济性。即这一技术路线是不可行的。
4．2 苯丙乳液用量对涂料耐洗刷性的影响
将固定量的硅溶胶(4％ )和不同量的苯丙乳液加入料浆中制得的一组涂料样品，其耐洗刷性见表5。同时，作为对比，试验了2个不加硅溶胶涂料样品的耐洗刷性。
表5的结果说明，在硅溶胶存在的情况下，相同用量的苯丙乳液能够使涂膜的耐洗刷性显著提高，并在达到9％ ～1 l％ 的情况下涂料能够满足GB／T 9756—2001标准中合格品的要求。而在同样的颜料、填料组成的情况下，加入适量的硅溶胶能够提高涂料的耐洗刷性。根据笔者的经验，除了苯丙乳液(或其他成膜物质)影响涂料的耐洗刷性外，涂料中填料的组成与比例对耐洗刷性的影响也很大，其中尤以轻质碳酸钙为甚。
4．3 颜料和填料的配合对涂料对比率的影响
颜料(钛白粉和立德粉)的用量增大，涂料的对比率提高，但由于涂料成本的约束这种方法是不可行的。通过适当调整填料的比例能够使涂料的对比率提高，而涂料的成本不会有明显变化，是比较可行的方法。试验证明，当适当提高涂料中轻质碳酸钙的用量时，涂料的对比率会明显提高。例如，研制的涂料当仅以重质碳酸钙和滑石粉作为填料时，涂料的对比率仅能够达到0．856；而当用轻质碳酸钙取代一半的重质碳酸钙时，对比率能够提高到0．902；取代量为2／3时，对比率能够提高到0．915(均未考虑涂料黏度提高的因素)。从原理上说，重质碳酸钙的颗粒为圆球形，用量大时因在涂料成膜过程中产生紧密堆积而形成“致密”的涂膜13 ，涂膜中的孔隙减小对光产生折射的界面减少，因而涂膜的对比率低。而轻质碳酸钙的颗粒为“纺锤形结晶”、“针状结晶”或“链状结晶”等H ，在涂料成膜过程 p只能“松散堆积”，涂膜中的孔隙增多，对光产生折射的界面显著增多．因而涂膜的对比率提高 可见，通过试验调整涂料中不同填料间的比例，能够在较低成本下使涂料的对比率满足要求
4．4 涂膜手感的影响因素
涂膜手感作为涂料商品来说是重要的指标 近年来已经引起涂籽生产厂家的注意和重视在涂料配制过程中发现，由于组成中使用了案乙烯醇水溶液，涂料的流动性、流平性有所改善，并使沫膜的手感随之改善．但仅此还不能够满足研制本涂料的预定要求。为此，通过选用填料和将不同填料互相调配合来实现这一目的。例如，试验发现，增大轻质碳酸钙的用量或不使用轻质碳酸钙都能够改善涂膜的手感，而当轻质碳酸钙的用量在一定的范围内时涂膜的手感不好。此外，使用适量的水洗高岭土也能够改善涂膜的手感：
5 涂料特性分析
5．1 成本特性
按照目前苯丙乳液的售价接近】0元／kg的情况，本涂料的原材料成本约为2 000元／t。仅从成本来说，类似乳胶壕或成本再稍高些的乳胶漆都不少见+也都达到能够满足国家标准的涂料成本的下限 也可以说．从最低成本意义上来说，本研究得到的结果并无特色，或者说并无突破
5．2 性能特性
本研究所得到的乳胶漆的技术性能见表2，该涂料属于高颜料体积浓度涂料，基料以苯丙乳液为主，复合以少量硅溶胶一主要技术性能指标．例如耐洗刷性、对比率都高于GB／T 9756-2001标准规定的值：由于国家标准只是产品必须达到的最低标准，因而车乳胶漆在国家标准没有列人的项目，例如涂料的“开罐效果 、涂料流平性搿 膜手感和加水稀释特性等方面、自有其特色。特别是加水稀释性．本乳胶漆可以加30％的水稀释而涂膜不脱粉 这里提到这一问题正是本研究的出发点。技术来源是 过去的聚乙烯醇类涂料，当聚乙烯醇用量仅达2．5％，填料在35％左右时．涂料
在内墙面使用近10年可 干擦不脱粉。而本研究将其作为增稠剂，使之起到增稠、增加涂料流动性和对颜料、填辩的黏结作用等，使涂料具有预期的性能。
5．3 配方特色
由于使用聚乙烯醇增稠剂，使涂料中存在大量胶体，从而减少分散剂的用量；通过向涂料中引入适量的硅溶胶，可以使涂料具有更好的附着力，并平衡因使用聚乙烯醇增稠剂所带来的耐水性的损失；所使用的膨润土增稠剂，不会影响涂膜的耐水性，并可相应提高涂料的对比率，且成本很低；通过使用纯碱对膨润土的预处理，可以节省pH调节剂(氨水或AMP一95)的使用：通过优选填料品种与合理配合用量，使涂料具有好的流平性和手感
6 结论
本研究使用合成树脂乳液涂料配方理论，向高颜料体积浓度的低成本乳胶漆中引入少量硅溶胶，并使用聚乙烯醇和膨润土作为增稠剂，以及优选填料并通过试验合理配台，可使涂料中的某些助剂的使用量减少．从而使涂料巾助剂的成本降低，而降低的成本用于使用聚乙烯醇以提高涂料的-肚能，得到水稀释性能稳定、流平性能好和涂膜手感光滑的新型内墙涂料，涂料所具有的这些特胜，正好解决了目前低成本乳胶漆常见的问题。本研究所得到的涂料配制技术具有很强的实用性.
