高流平性耐沾污内墙乳胶漆的研制

1. 引言
在内墙乳胶漆中,低成本、高PVC 的平光乳胶漆用量较大。这类乳胶漆流平性和耐沾污性不良。适当地采取一些技术措施可以在一定程度上减缓该类乳胶漆的这!2点不足,例如使用流平剂,增大成膜助剂和“湿边助剂”的用量等,但很难完全消除,且使涂料成本有所提高以及VOC增大等。可以从克服涂膜的致密性差、使涂膜具有憎水性等途径来提高这类涂料的耐沾污性能。笔者曾根据这一原理研制了系列耐沾污性能良好的水性建筑涂料。例如耐沾污仿瓷涂料、耐沾污乳胶漆和耐沾污有机- 无机复合涂料等。这类涂料中有些品种已经工业化生产并在工程中使用。作为这一
技术的延伸,笔者结合以前关于高流平性乳胶漆的研究,研制了一个耐沾污建筑涂料的新型品种———高流平性耐沾污乳胶漆。

2  高流平性耐沾污乳胶漆的耐沾污机理
高流平性乳胶漆的特征是其流平性较好,但耐洗刷性一般(在300次左右),如果将前述涂料的耐沾污技术引入该类涂料时再追求前面几种涂料所具有的耐洗刷性,则涂料的流平性和经济性都会受到影响,故而无法达到题述涂料的性能特征。因而,需要换一个角度考虑如何提高耐沾污性能的问题。即,一是使涂膜致密并具有憎水性;二是不过高地追求耐洗刷性。这样,污染物不会随着水分被吸附进涂膜中;即使涂膜沾染上赃物,由于涂膜的耐洗刷性不强,洗刷时在稍微损伤涂膜的情况下而将赃迹彻底清洗掉,从而使涂膜具有高流平性和耐沾污性。

3 试验
3.1  原材料
试验中所用的原材料大部分是配制乳胶漆的常用原材料,其中包括:台湾长兴公司的6512乳液;美国罗门哈斯公司的OROTAN 731 分散剂;美国伊士曼公司的TEXANOL酯醇;台湾德谦公司的082 号消泡剂和MB-11水性涂料防腐剂;聚乙烯醇和膨润土( 增稠剂、悬浮剂) 。聚乙烯醇能够赋予涂料良好的流平性;膨润土能够发挥悬浮特性,避免涂料的沉降分层。所使用的颜、填料有锐钛型钛白粉、立德粉、轻质碳酸钙、重质碳酸钙和硅灰石粉等。此外,在配制过程中还使用具有低表面能的耐沾污剂以使涂料具有所要求的耐沾污性能。

3.2  试样制备程序
3.2.1 料浆制备
将水和各种助剂一起混合均匀后,加入膨润土浆和颜、填料搅拌均匀。然后,再加入耐沾污剂搅拌均匀。将所得料浆磨至细度小于30um,备用。

3.2.2 聚乙烯醇增稠溶液的制备
以2399 型号的聚乙烯醇为主,并加入适当助剂而构成。按拟订方法在约95ºc下溶解聚乙烯醇,并制得聚乙烯醇增稠溶液,备用。

3.2.3 涂料配制
将磨细料浆、聚乙烯醇增稠溶液和苯丙乳液按比例混合均匀,制得涂料试样。

3.2.4 涂料性能检验
将所得涂料试样按GB9152规定的方法制板,进行耐沾污性、耐洗刷性的试验。同时,进行涂料贮存性(沉降分层情况)的观察。

4 结果与讨论
4.1 耐沾污剂用量对涂膜耐沾污性能的影响
内墙涂料的受沾污情况与外墙涂料不同。外墙涂料的污染主要来自大气中和建筑物的其他结构构件;内墙涂料的污染主要是人为沾污,例如,墨迹、脏痕等。此外,内墙涂料的产品标准中也没有对耐沾污性项目的规定(但内墙涂料确实存在着因受到沾污而影响其有效装饰期限问题)。因而,在试验过程中没有按照GB/T 9780《建筑涂料涂层耐沾污性测定法》中规定的以粉煤灰作为污染源的方法进行耐沾污试验。所用的方法是以墨水、墨汁为污染源,并采用以水冲洗或洗刷的方法检验其耐沾污性。即将墨水、墨汁滴在试板上,分别在墨水、墨汁未干时和干燥12h 后用水冲
洗并洗刷(这样进行试验可能更接近内墙涂料受污染的实际情况)。试验的结果如表1 所列。

从表1 的结果可以看出,当耐沾污剂的用量太低时,并不能使涂膜具有耐沾污性。这是因为,耐沾污剂是一种表面能很低的材料,用之于涂料中可以起到2种作用,一是可以充塞涂膜中的孔隙,使涂膜更致密;二是由于其表面能很低,可以使涂膜中的孔隙产生斥水性。但是,当其用量较低时耐沾污剂在涂膜中的这两种作用都不明显。只有在超过一定用量时耐沾污剂在涂膜中的这2 种作用才能明显地体现出来。
4.2  苯丙乳液用量对耐洗刷性的影响
基料,即苯丙乳液的用量直接影响涂膜的耐洗刷性。除此之外,聚乙烯醇的用量也会影响耐洗刷性,但不是本研究所要探索的重点。苯丙乳液的用量对涂膜耐洗刷性的影响的试验结果如表!2所列。

如前述,本涂料不过高地追求耐洗刷性,因而选取10%左右的苯丙乳液用量即可满足现行国家标准关于对涂料耐洗刷性的要求。

4.3  膨润土的用量对涂料贮存稳定性的影响
膨润土的用量对涂料贮存稳定性影响的试验涉及到诸如涂料的黏度变化、腐败和返粗等性能的检验。但从商品角度讲,现代涂料是不允许涂料在贮存期内有严重沉降分层情况出现的,更不用说严重的腐败和返粗等情况了。所以从这些情况考虑只要检验涂料在14d 置放期内涂料沉降分层情况就可以了。本涂料使用膨润土和聚乙烯醇分别作为有机增稠剂和无机增稠剂。当保持聚乙烯醇的用量不变时,膨润土用量对涂料沉降分层情况的影响如表3 所列。

当膨润土的用量较低时,涂料仍会出现较严重的分层,随着膨润土用量的提高,涂料黏度逐渐增大,沉降分层情况逐渐消失。当再进一步增大膨润土的用量时,涂料的触变性变得过大,流平性和容器中状态变差。因而,膨润土的用量不宜过大。在保持涂料稍有沉降分层的情况下,再采取稍微调整聚乙烯醇增稠溶液用量的措施来避免涂料的沉降分层,能够得到较好的结果。

5 配方、性能及综合评价
5.1 高流平性耐沾污乳胶漆的配方
通过几种主要原材料用量对涂料性能影响的试验结果的分析,并进行综合考虑,得到高流平性耐沾污乳胶漆的配方( 见表4) ,按该配方重新配制涂料进行检验,证明该配方是可行的。

5.2  高流平性耐沾污乳胶漆的性能
按表4 的配方配制的涂料其技术性能的测试结果如表5 所列。
按目前各种原材料的市场价格,对表4的配方进行成本核算,其原材料成本在2元/kg 以下。在保持各项性能完全满足现行国家标准,并具有耐沾污性能和流平性较好的情况下,能够被市场所接受。


5.3 综合评价
•以聚乙烯醇和膨润土代替羟乙基纤维素和常用的触变性较强的增稠剂,使涂料具有较好的流平性。
•将耐沾污技术应用于高流平性乳胶漆中,使涂膜具有憎水性。当涂膜受到沾污时,其憎水性可阻止沾染源随着水分向涂膜中渗透。
•在保持较好的“开罐效果”、涂装性能和满足现行国家标准要求的情况下,尽可能减少各种昂贵原材料的用量,并进行优化配合,从而保持较低的成本。
•通过在涂料中使用耐沾污剂,使涂膜的触感得到明显的改善。
本研究所提出的概念是一种新的涂料配方思路,至今尚未见报道,其合理性和可行性还有待于实践的检验和业界同仁的认可。

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