低成本内墙乳胶漆

一、前言
乳胶漆以合成树脂乳液为基料, 水为分散介质, 具有不污染环境、耐水耐久性好、施工方便、贮运安全、涂膜细腻、装饰效果优雅大方等特点, 而受到人们的广泛青睐, 目前正逐渐取代106、803、多彩涂料和仿瓷涂料, 成为建筑涂料市场的主导产品。国外厂商亦纷纷看好中国市场, 推出了一系列进口乳胶漆。这些进口乳胶漆总体说来质量较好, 尤其是“开罐效果”非常好, 然而价格较高, 一般为10~ 25 元/ kg , 个别高达30~ 50 元/ kg , 难为广大工薪阶层接受。
笔者以苯丙乳液和乙烯 醋酸乙烯共聚乳液( VEA 乳液) 为主要粘结剂, 膨润土为辅助粘结剂, 优选颜填料, 并添加分散剂、增稠剂、流平剂等多种涂料助剂、研制成功了原材料成本在2 000 元/ t 以内, 符合国家标准GB 9756- 88, 流平性与“开罐效果”可与进口乳胶漆相媲美的LB 低成本优质内墙乳胶漆。

二、配方设计
1. 粘结剂
( 1) 苯丙乳液: 由苯乙烯、丙烯酸酯类单体共聚而成,具有耐水、耐碱性好, 粘结强度高, 涂膜坚韧等特点, 是制作经济型优质乳胶漆理想的粘结剂。
( 2) VEA- 707 乳液: 由乙烯与醋酸乙烯单体共聚而成。乙烯是内增塑能力极大的单体, 只要用少量进行共聚, 其共聚物的玻璃化温度就有很大的降低。因为乙烯可在醋酸乙烯共聚物的主链上形成一些没有醋酸侧基的链段, 因而空间位阻效应大为降低, 使聚合物有了可自由旋转的碳 碳链, 降低了聚合物的刚性, 因此可在较低温度下成膜。VEA 乳液有705、707、710 等型号, 其中VEA- 707 乳液的最低成膜温度在1 ºC 左右, 在1ºC 以上使用时无需添加成膜助剂。因此将苯丙乳液与VEA- 707 乳液共混复合使用, 可降低涂料成膜温度, 减少成膜助剂的用量, 有利于降低涂料成本。其缺点是耐水性稍逊于苯丙乳液。

2. 辅助粘结剂
添加一定量的辅助粘结剂来代替乳液是降低乳胶漆成本的有效途径。膨润土货源充足, 价格便宜, 并有一定的粘结能力, 为一种理想的辅助粘结剂。膨润土是一种粘土矿粉, 膨润土的主要成分是蒙脱石, 具有层状结构, 晶层之间主要以范德华力结合, 链能弱, 易离解,因此水分子能进入晶层中间, 使晶层键断裂, 层距增加, 引起晶格定向膨胀, 其膨胀倍数可达数十倍。吸水膨胀的膨润土在干燥失水过程中, 晶层间可包裹一部分颜填料粒子, 同时与乳液干燥后的皮膜交叉重叠, 形成网状结构, 大大提高了乳液的粘结能力, 提高了涂料的耐洗刷性能。因此膨润土可在乳胶漆中代替部分乳液用量, 并且性能不降低。此外, 膨润土具有很强的触变性能, 可防止涂料贮存时沉降和施工时流挂, 提高涂料 "开罐效果"。但膨润土用量必须控制在合理的范围, 通常为0. 5%~ 1. 5%, 太多对涂料白度和流平性有不利影响。由于膨润土均含有一定量的钙、镁离子, 因此宜选用含钙、镁离子较少的钠质膨润土; 同时所选乳液必须具有良好的钙离子稳定性。

3. 颜填料
( 1) 颜料
钛白粉和立德粉是乳胶漆最常用的白色颜料。钛白粉具有很强的着色力与遮盖力, 并有优异的理化性能, 但价格较贵; 立德粉着色力与遮盖力仅次于钛白粉, 但耐光、耐大气性能较差, 一般用于内墙涂料, 价格比钛白粉便宜。

( 2) 颜料代用品
在配方中添加一定量的硅灰石粉和高岭土来代替钛白粉和立德粉。
硅灰石粉: 天然硅灰石粉为极明亮的白色粉末, 主要成分为偏硅酸钙( CaSiO3) , 产于我国江苏、浙江、吉林等省。
硅灰石粉的不透明度大, 因为粒子表面富有亲水性, 水向这些颜料粒子中扩散要比向乳液粒子中扩散容易得多, 干燥以后在融合的乳液涂膜内形成微细的空气/ 二氧化硅界面, 提高了涂膜的不透明性, 因而可代替20%~ 30% 的钛白粉和立德粉。
超细高岭土: 主要成分为Al2O3. 2SiO2.2H2 O, 颗粒细, 湿润分散稳定性好, 以一定比例加入到涂料中, 可提高涂料遮盖力, 因而可代替部分钛白粉和立德粉的用量。其机理是: 超细高岭土粒子填充钛白粉等白色颜料粒子之间, 避免了钛白粉等白色颜料粒子的絮凝, 从而避免了光絮凝的产生, 使钛白粉等白色颜料的遮盖力充分发挥。
此外, 高岭土应用于乳胶漆中还具有改进悬浮性、防止涂料沉降, 提高"开罐效果", 增加漆膜硬度, 提高耐洗刷等作用。

( 3) 填充料
常用的有轻质碳酸钙、重质碳酸钙、滑石粉等。

4. 助剂
( 1) 湿润分散剂
本涂料使用低分子量表面活性剂和高分子量聚羧酸盐作为湿润分散剂, 具有分散效果好、粘度稳定性高等特点。

( 2) 增稠剂
适用于乳胶漆的增稠剂主要有水溶性纤维素衍生物、合成高分子型增稠剂及无机增稠剂。本涂料使用S JB 有机无机复合型增稠剂, 该增稠剂用量省, 增稠效果好, 与本体系配伍性好, 制得涂料粘度稳定, 外观细腻丰满, 在贮存期间不会发生沉淀分层现象, “ 开罐效果”可与进口乳胶漆相媲美。

( 3) 交联剂
由于VEA 乳液耐水性稍差, 故加入交联剂对其交联改性, 以提高耐水、耐碱性能, 可用于VEA 乳液交联剂的物质有脲醛树脂、三聚腈胺甲醛树脂、N- 羟甲基丙烯酰胺、硼砂、乙二醛等。

( 4) 流平剂
加入少量聚丙烯酸、聚氨酯或有机硅类流平剂可明显提高涂料的流平性能, 添加量为涂料量的0.2%~ 1.0%, 过多则成本太高, 并且影响涂膜的耐洗刷性能。

( 5) 成膜助剂
苯丙乳液玻璃化温度通常在20OC左右, 必须加入成膜助剂才能将最低成膜温度降低到5OC 左右。常用的成膜助剂是丙二醇丁醚、乙二醇丁醚、醇酯- 12、丙二醇。成膜助剂的添加方法十分重要, 尤其是醇酯- 12, 水溶性小, 在乳胶漆中较难分散, 应先用乳化剂将其充分乳化, 再添加到涂料中, 可有效地提高其分散效果, 减少其用量。

( 6) 消泡剂
本涂料中使用磷酸三丁酯和SJC- 1 复合型消泡剂。磷酸三丁酯具有较强的破泡能力, 但其抑泡性能较差, 加入后几乎不能再搅拌, 若搅拌泡沫就会重新产生。SJC- 1 复合型消泡剂主要成分为脂肪族矿油和改性有机硅树脂, 具有良好的综合性能, 破泡与抑泡能力均比较强, 属高效持勺性消泡剂。

( 7) 防霉防腐剂
使用多菌灵类防霉剂及异噻唑酮类防腐剂, 用量为涂料量的0.06%~ 0.1%。

三、配方及生产工艺
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四、特  点
1  以苯丙和VEA 共混乳液作主要粘结剂, 充分发挥苯丙乳液耐水耐碱性好, VEA 乳液成膜温度低的优势, 相互取长补短, 有利于提高涂料性能, 降低成本。
2  以膨润土作辅助粘结剂, 减少乳液用量, 降低造价。
3  配方中添加硅灰石粉、高岭土等颜料代用品, 可代替部分价格较高的钛白粉和立德粉, 但涂料遮盖力并不降低。
4  分散剂、增稠剂、流平剂等助剂选用合理, 配伍性好。
5  涂料性能优异, 符合国标GB 9755- 88, 尤其是" 开罐效果"可与进口乳胶漆相媲美。

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