水玻璃有机硅丙烯酸酯乳液复合内墙涂料的研制

水玻璃有机硅丙烯酸酯乳液复合内墙涂料的研制

禹良才1 ,刘延成2
(1.湖南科技大学化学化工学院,湖南湘潭411201;2.南开大学化学学院化学系,天津300071)

水玻璃作为胶粘剂已有悠久的历史,它具有一定的粘度、较强的粘结力和成膜能力,是无机涂料中应用较普遍的成膜物之一。但因成膜后耐水性、附着力、柔韧性很差,单独使用漆膜易开裂和脱落,因此多年来大都采用与苯丙乳液混配制成内墙涂料 。与苯丙树脂相比,有机硅丙烯酸酯树脂具有很低的表面张力,加上它具有优越的耐寒性、耐热性、弹性、阻燃和耐候性,因此可广泛用于建筑涂料,有机硅丙烯酸酯乳液的合成引起了广大研究工作者的极大兴趣。以有机硅丙烯酸酯乳液与水玻璃复合,可以弥补水玻璃不耐水和涂膜柔韧性差等缺陷。为了获得低成本性能优良的内墙涂料,本研究以水玻璃作为主要成膜物,通过有机硅丙烯酸酯乳液与水玻璃共混,研制出中高档绿色环保型内墙涂料。

1. 实验部分
试剂与仪器:
水玻璃(工业品),35%有机硅乳液(按文献[4]制备),聚丙烯酸钠(工业品),膨润土(工业品),钛白粉(工业品)立德粉(工业品)。JJ一1电动搅拌仪(江苏金城国胜仪器厂),涂一4杯(天津市建筑仪器实验机公司),TT一45恒温电热套(浙江新华医疗仪器厂),TXY涂料耐洗擦测定仪(天津伟达实验机厂)。

2 结果与讨论
2.1 固化剂用量对涂膜性能的影响
本研究选用钠水玻璃和有机硅丙烯酸酯乳液作为成膜物质,其中钠水玻璃为涂料基料的主要成膜物。水玻璃在空气中吸收二氧化碳,形成无定性硅酸,并逐渐干燥而硬化。这个过程很缓慢,为了加速硬化,可加入氟硅酸钠作为固化剂。水玻璃中加入氟硅酸钠后发生下面反应,促使硅酸凝胶加速析出:


从图1可看出,随着氟硅酸钠与水玻璃用量之比增加,涂膜耐洗擦次数增加。当比值为12% ~15%时,涂膜耐洗擦次数达到最大值。氟硅酸钠用量太少,不但硬化速度缓慢,强度降低,而且未经反应的水玻璃易溶于水,因而耐洗擦性差。但如果用量过多,又会引起涂膜固化过快,使施工困难,强度也降低。

2.2 有机硅丙烯酸酯乳液的用量对涂膜性能的影响
从图2可以看出,随着有机硅丙烯酸酯乳液与水玻璃用量之比增大,涂膜耐洗擦次数增加。当比值达到40%时,涂膜耐洗擦次数基本不变。考虑到有机硅丙烯酸酯乳液价格比较贵,在不影响涂膜性能的前提下,有机硅丙烯酸酯乳液的适宜用量为水玻璃的30% ~4o%。

2.3 消泡剂的用量对涂料性能的影响
在涂料的研磨过程中由于高速搅拌易产生气泡,因此必须加入适量的消泡剂。实验表明磷酸三丁酯是一种很好的消泡剂。从图可以看出,加入少量的消泡剂,涂料的粘度急剧下降。当消泡剂的用量增加到0.55%时,曲线变化平缓,消泡剂的最佳用量为0.55%。消泡剂用量小时,消泡不彻底,易产生缩孔和钟孔等缺陷,用量多易造成油花、鱼眼或缩孔现象,影响涂膜性能。

2.4 分散剂的用量对涂料性能的影响
六偏磷酸钠主要用作颜料分散剂,防止着色颜料及体质颜料的凝聚。分散剂的用量对涂料的性能的影响见图和表。由图4和表2可知,六偏磷酸钠的最佳用量0.25%涂料的稳定性好,具有良好的施工性能。

2.5 增稠剂用量对涂料性能的影响
增稠剂聚丙烯酸钠用量对涂料性能的影响见图5和表3。由表3可知聚丙烯酸钠用量增加可明显提高涂料的储存稳定性和涂刷性等综合性能,当其用量达到时效果最好。过量时,会出现反稠和涂刷性差等缺陷。



以水玻璃作为主要成膜物,通过有机硅丙烯酸酯乳液与水玻璃复合,克服了水玻璃不耐水和涂膜柔韧性差等缺陷,赋予内墙涂料优越的耐寒性、耐热性、弹性、抗污染、阻燃和耐候性。水玻璃作为主要成膜物质,直接却材于自然界,资源十分丰富,成本低,且配制简单,因此水玻璃有机硅丙烯酸酯乳液复合涂料在城市建筑的装修中具有广阔的应用前景。

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