乳胶漆的制备及其性能测试设计性实验及方案.doc
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1、 乳胶漆的制备及其性能测试设计性实验一、引言 建筑涂料包括水性建筑涂料与溶剂型建筑涂料,溶剂型建筑涂料因其固化过程释放有毒溶剂,不符合环保要求而在建筑涂料中受到限制,但由于溶剂型涂料的高分子成膜物耐老化性强、附着力好、涂层光洁、耐沾污、耐磨性、耐酸碱、耐水性等优于一般水性涂料,在高层建筑的外墙装饰中仍在使用。从长远看,会被水性氟碳、硅丙等高性能涂料取代。水性建筑涂料分水溶性涂料与水乳胶涂料(乳胶漆),因乳胶漆工艺成熟,应用广泛,乳胶漆是以聚合物乳液为基料,参加颜料、各种助剂与去离子水,经特定加工工艺制备而成。聚合物乳液与颜料构成分散相,水为连续相。随着经济的高速开展,人们物质生活的不断提高,环
2、保意识的增强,对建筑室内外装饰用乳胶漆的要求越来越高。水性建筑涂料的主要成膜物质为聚合物乳液。在乳液制造技术上,现广泛采用的无皂聚合,核壳聚合,室(常)温自交联聚合技术等等,为优秀乳胶漆制造奠定了坚实的根底。乳胶漆的品质主要由乳液、填料与助剂来决定。其中乳液Tg的上下制约了乳胶漆的质量,弹性涂料乳液的Tg一般在-22,成膜性能好,但抗污性能较差,普通乳胶漆乳液的Tg较高,耐沾污性能好,但成膜性能差。而我国对乳胶漆的标准又定得很低,所以人们很难区别乳胶漆质量的优劣。高性能乳胶涂料突出的优点是耐候性好,耐水、耐碱、耐酸雨,抗污染性好、附着力强、涂膜吸水性小、透气性大,是一种具有高性能、高装饰性的环
3、境友好型建筑涂料。如:硅丙乳胶涂料经纳米改性后,降低了外表张力、接触角、涂膜的孔隙尺寸,使得涂料对基体的润湿性与流平性有了明显的改善。对于这种高耐候性、高耐沾污性、高保色性与低毒性的高性能涂料应精选优质的颜料与各种助剂,以形成合理的匹配,并合理安排生产工艺,建立起完善的质量控制体系。以发挥系统的功能,制造知名副其实的高性能产品。二、乳胶漆的主要成分介绍1乳胶漆的基料乳胶漆分内墙与外墙两大系列,常规基料(乳液)主要有醋酸乙烯共聚物与均聚物、乙烯醋酸乙烯共聚物(eva)、醋丙乳液、苯丙乳液、纯丙乳液、环氧乳液、聚氨酯乳液,硅丙乳液以及氟碳乳液等。内墙乳胶漆的成膜物以醋酸乙烯、苯丙乳液为主,外墙乳胶
4、漆的成膜物主要以苯丙乳液、纯丙乳液与硅丙乳液为主。在选择最低成膜温度(mit)时,外墙乳胶漆的mft应高一些,内墙乳胶漆的mft应相对低一些。除了考虑乳胶漆的耐老化性、耐沾污性、防水性以外,对乳液的机械稳定性、化学稳定性、冻融稳定性等也要进展检测,它们对涂料储存与运输的稳定性影响很大。为提高乳液对基材的附着力,往往在乳液聚合过程中参加少量含羧基、羟基或乙烯基的功能性单体,以增强对金属、水泥砂浆、木材等底材的附着力。2乳胶漆用颜填料颜料在乳胶漆中主要提供遮盖力与装饰性,填料可提高涂膜的机械性能与降低涂料本钱。颜填料在乳胶漆中所占的比例在多数情况下都是最大的。在半光与平光漆中,颜填料与乳液的质量比
5、多在 1.5:1甚至6:1以上,有光乳胶漆中的颜填料与基料比,多为0.40.7:1,颜填料在乳胶漆中的作用应给予重视。乳胶漆对颜填料的要求可从以下几方面考虑:(1)给涂料提供适宜的颜色,使涂层能够遮盖底材,使颜色看上去赏心悦目;(2)影响涂料的光泽,使涂层的光泽增加、降低或消失;(3)改善涂膜的强度,改善涂膜对基材的附着力;(4)使涂膜的耐候性、耐光、耐水、抗酸碱、抗腐蚀、耐损伤等性能有所改善; (5)在尽量不降低涂料综合性能的前提下,降低本钱;(6)改善涂料的流动性与施工性能。满足以上要求的颜填料,要从其色相、鲜艳度、遮盖力、折光指数、粒径及其分布、吸油值、密度、耐光性、耐热性、化学反响性、
6、抗渗性、防腐蚀性、易分散性等性能指标方面衡量。 在乳胶漆中使用最多、效果最好的白色颜料是钛白粉。钛白粉分为金红石型与锐钛型2类,金红石型钛白粉具有优异的遮盖力与耐候性,主要用于外墙涂料中。锐钛型钛白粉遮盖力比金红石型钛白粉稍差,且易粉化,多用于内墙涂料中。其他白色颜料,如立德粉、氧化锌等,因其遮盖力、白度及其它性能不理想,在内外墙涂料中很少使用。红色颜料有:氧化铁红、镉红、偶氮类有机红、高性能有机红,如鲜佳红、永固红等;黄色颜料有:铬黄、氧化铁黄、偶氮类有机黄、高性能有机黄类;黑色颜料有:炭黑、石墨粉、氧化铁黑等;此外,酞菁蓝、酞菁绿颜料也较为常用。有色建筑涂料的传统生产工艺是将干粉颜料参加去
7、离子水、各种助剂经机械研磨制成色浆,再与乳液、去离子水、助剂等调配成成品涂料。这种生产工艺工序长,产品质量的影响因素多,生产管理复杂,批次间颜色难以一致,花色品种比拟单一,机械难以清洗,无法实现产品颜色的多样性、准确性、重复性以及快速的客户效劳。另外,为乳胶漆选择颜料时,要注意颜料的鲜艳度、极性,颜料外表处理与分散性问题,还要注意颜料的耐酸碱性以及相容性等问题。有机颜料耐光等级高、耐候性良好、色彩鲜艳的品种才可用于外墙乳胶漆中。乳液、分散剂、增稠剂等乳液成分都是极性物质;而大量用于乳胶漆的颜料,如有机颜料、炭黑等都是非极性或极性很小的物质,有的很难分散或亲油性,存在颜料分散后在乳液中的稳定性问
8、题,因此对分散剂的选择与分散工艺提出了较高的要求,不然就会产生絮凝、浮色,发花、着色力下降、色相偏移、光泽降低、涂料稳定性降低等问题。颜料要有较好的耐碱性,主要由于建筑涂料ph值一般大于8,偏碱性,而作为外墙的水泥砂浆碱性更强,所以耐碱性不好的无机颜料(如铁蓝、铅铬黄等)不可使用。综上所述,配色问题也是影响建筑涂料质量的关键因素之一。3 乳胶漆用助剂乳胶漆生产中要使用多种助剂,这是乳胶漆的一大特点,但却不是优点。在乳胶漆的混合体系中,组分间既可能有很好的协同作用,也可能相互干扰,产生不良影响。因此,调配乳胶漆的技术关键是各种助剂的最正确化选择与配方的平衡。3.1 润湿分散剂分散剂的主要作用是:
9、使颜填料的外表湿润,协助机械剪切作用将颜填料从二次构造研磨成初级构造(一次构造),并使分散稳定化。其作用机理是:离子型分散剂被吸附于颜填料外表形成双电层,借同性电荷的相斥使分散体系稳定化;另外,离子型与非离子型分散剂也会在颜填料外表形成亲水性吸附层,因位阻效应使分散体系稳定化。无机润湿分散剂有聚磷酸盐类,如六偏磷酸钠、三聚磷酸钠、四偏磷酸钠等,它们价格低廉,分散效果较好,但对乳液的稳定性有一定影响;有机类润湿分散剂有阴离子型、阳离子型与非离子型外表活性剂,其特点是分散效果好,但产生泡沫多;另外一类是高分子树脂类分散剂(如聚丙烯酸盐类),其特点是:价格适中,用量较少,分散效果好,泡沫少。3.2
10、成膜助剂成膜助剂又称聚结剂,它能促进乳胶聚合物的塑性流动与弹性变形,改善其聚结性能,能在较低的施工温度下成膜,又不使涂膜过于柔软。成膜助剂是一种易挥发的暂时性增塑剂,因而不会使于膜太软或发粘。选用的成膜助剂一般应符合以下要求2:(1)能明显地降低聚合物的最低成膜温度,并与聚合物的相容性好,是聚合物的良溶剂,有助于提高涂膜的光泽。(2)具有较高的沸点与一定的挥发速度,但其挥发速度至少低于水,使聚合物成膜前保存在涂料中,而在成膜后逐渐挥发掉。(3)应微溶于水或具有一定的水溶性,易为乳液粒子吸附而聚结。满足以上要求的成膜助剂应具有高效、用量少,功能多,满足乳液多种组分的要求;应冻结点低,利于运输、低
11、温包装与储存;有助于改善涂膜性能,使涂料的成膜性、耐候性、展色性、耐擦洗性等均有较大的提高。常用的成膜助剂有3类,第1类是乙二醇、丙二醇、己二醇、苯甲醇等,它们水溶性强,有防冻作用,但降低成膜温度的效果较差,加量较大;第2类是醇醚类(乙二醇、丙二醇、丁二醇醚类),它们水溶性强,降低成膜温度的效果一般,加量适中,有防冻作用;第3类是醇醚12等,此类助剂水溶性差,降低成膜温度的效果好,加量少,毒性小。3.3 消泡剂由于乳胶漆中使用了外表活性剂,如乳化剂、分散剂等,易产生泡沫,会造成涂膜缺陷,使涂膜保护性能与装饰性能随之下降,因此,消泡剂的使用必不可少。消泡剂分硅类消泡剂与非硅类消泡剂,硅类消泡剂效
12、率高,消泡力持久,但分散性较差,易出现过缩孔、油点、缩边、再涂性较差;非硅类消泡剂分散性好,不易出现过缩孔、油点、缩边,但消泡效率较低。消泡剂的用量一般在0.5%o5%o之间,通常,在分散阶段加1213,涂料调配阶段加1223。有时要参加2种以上消泡剂,保持消泡性与贮存稳定性的统一。3.4 增稠(流变)剂由于水性建筑涂料乳液与颜填料体系粘度太低,没参加增稠剂之前易出现分层、絮凝、沉淀等问题,涂料的贮存稳定性、开罐性能、施工性能都不令人满意,参加增稠剂之后,改善了涂料的流变性,这些缺陷根本上可以消除。增稠剂的种类很多,主要有无机增稠剂(以膨润土、超细二氧化硅为主)、有机增稠剂(纤维素类、碱溶胀型
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