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水性含砂多彩涂料的制備與性能研究(下),論述了水性含砂多彩涂料的發展近況,介紹了其配方及生產制備工藝
2019年11月22日    閱讀量:208    新聞來源:中國牛涂網-涂料,化工,機械,建材,行業資訊門戶網站  |  投稿

2. 1. 2 乳液對多彩體系及漆膜性能的影響
乳液對水性含砂多彩涂料體系的穩定性、成品開罐效果、涂膜性能可以說有著決定性的影響。其本身特性以及與保護膠、助劑的相互作用決定著產品體系的通透性、抗滲色能力、運輸貯存穩定性、施工性以及干膜功能等特性。通常采用陰離子聚合的純丙和硅丙乳液,在保持良好的物理機械性能基礎上,再賦予漆膜優良的耐候性、耐沾污性等涂料在線coatingol.com
結合本體系基礎漆加砂調色特點,最終選擇了國內一款無皂聚合的硅丙乳液作為調色基礎漆成膜物質,其特點是在乳液合成中采用了的特殊有機硅技術,用其配制的涂料耐水白性極好,與底材附著力強、粘結強度較高; 成膜溫度低,膠膜致密、堅韌; 硬度高、抗污染效果好。用 7%的保護膠溶液和該乳液在質量比 1 ∶1的情況下復配做極限相容性測試,連續觀察3 個月,未發現凝膠現象,說明兩者之間惰性較強,有利于體系在長期貯存過程中保持穩定。
含砂多彩涂料連續相乳液對最終漆膜的性能至關重要。普通多彩涂料在大多數的實際應用中以不連續的彩點成膜為主,多組色點與中間底色合理搭配呈現花崗巖的效果,因此最終漆膜以扁平為主,漆膜相對較薄,色粒干燥收縮后貼敷于平涂漆或者真石漆表面,連續相以類似于清漆的成膜狀態覆蓋和分布于彩點四周,這點與含砂多彩配方設計的初衷有所不同。含砂多彩涂料在未來的發展應用中定位于模仿立體感較強的毛面花崗巖效果,以“凹凸面”和“荔枝
面”為主,其單位面積涂布量要遠大于普通多彩涂料,可能導致局部連續相乳液聚集,膜厚大大增加,因此其在制備和應用過程中需要重點考慮以下幾個因素: ( 1) 連續相乳液與所選保護膠溶液有較好的相容性,即與保護膠保持“相對惰性”,以防止貯存過程中出現黏度猛增甚至凝膠的現象; ( 2) 良好的成膜性,適當彈性以保證在不同的施工環境和高涂布量下能夠穩定成膜,不開裂; ( 3) 合適的成膜溫度,較小的粒徑,在保證成膜良好的前提下保證漆膜的致密性和耐沾污性; ( 4) 良好的物理機械性能和耐化學品性以滿足國標要求。選取 7 種市面上常用的多彩連續相乳液做對比測試,結果如表 5 所示。
水性含砂多彩涂料的制備與性能研究(下),論述了水性含砂多彩涂料的發展近況,介紹了其配方及生產制備工藝 中國牛涂網-涂料,化工,機械,建材,行業資訊門戶網站
表 5 中所選取的連續相乳液包括 4 種純丙和 3種硅丙乳液,在多彩市場上均占有一定的份額,特點也各有不同。W1 具有良好的物化性能但是與保護膠“惰性不足”,容易后增稠; W5、W6 因玻璃化轉變溫度較高導致相同配方下成膜性較差,改善成膜性可能導致成本上升以及其他問題產生; W4 綜合性能平平且同樣出現后增稠,可能與增稠劑相容性不好; W7綜合性能最差不予考慮; W2、W3 的綜合性能比較接近,考慮到成漆的通透性、開罐效果等因素,最終選擇W3 作為本體系連續相乳液。W3 是一種采用特殊工藝合成,利用核-殼結構共聚而成的自交聯硅丙乳液,具有較低的成膜溫度,漆膜極其致密,其配制的多彩漆具有優異的耐水白性、耐水性、耐候性等。
2. 1. 3 纖維素醚對多彩體系及漆膜性能的影響
纖維素醚多用于含砂多彩涂料的基礎漆中,且用量較大。除了提供傳統的增稠觸變以外,其主要還是與保護膠體協同作用賦予“造粒色點”良好的抗滲色性能和韌性。而基礎漆中預加入的少量保護膠溶液,則與纖維素醚在色點體系中形成類似現代建筑的“框架結構”,與造粒階段的保護膠溶液一起,將調色基礎漆牢牢固定在“框架”之中,形成穩定的膠粒,如圖 3 所示。
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結合本公司現有原材料,選取 3 種市面常用的纖維素醚 E1、E2、E3,制成含砂多彩涂料,重點考察其對涂膜抗滲色性和耐水性,結果如表 6 所示。
由表 6 可以看出,E3 的含砂彩點韌性強,相同條件下碎點少,涂膜耐水白性好,表現最佳。其為一種高黏度等級的非離子型、水溶性乙基羥乙基纖維素醚,與普通內外墻中普遍使用的纖維素醚相比,相對分子質量更高,疏水性更強,特別適合用于含砂類多彩體系,改善造粒色點的穩定性和保水性。


2. 1. 4 “骨料”對多彩體系及漆膜性能的影響
與普通多彩涂料相比,含砂多彩涂料的“骨料”在保留少量鈦白粉和常規填料如高嶺土等的基礎上,引入了較大量的石英砂。目前市面上已經出現的加砂方式主要有 2 種,一種是只在基礎漆加砂,另外一種是基礎漆、連續相均加砂。從生產批次之間便于質量控制和體系穩定性的方面考慮,個人傾向于前者,即只在基礎漆加砂。而后者主要是考慮最終漆膜的均勻性,認為連續相含砂可以進一步增加體系含砂量,使得質感效果更強,這一點在噴涂較厚的含砂多彩涂料施工中其實并沒有多大優勢,滿噴情況下基礎漆中的石英砂幾乎可以完全覆蓋整個基面,通過施工工藝控制即可實現較強的凹凸感,有效模擬毛面花崗巖的表觀效果。石英砂的粒徑和級配也是重點考慮的因素之一,一般都要選擇 40 目以上的中小粒徑石英砂,并根據需求選擇各粒徑分布區間的搭配比例。另外,石英砂相對基礎漆的添加比例( 質量比) 盡量不要超過 1 ∶1,以避免施工中可能引起的“堵槍”問題,保證施工順暢性。
石英砂的密度一般為 2. 65 g /cm3,大量加入會導致基礎漆密度迅速上升,影響造粒色點在體系中的懸浮性和穩定性。因此可以適當添加強度較高的空心玻璃微珠來平衡其密度范圍,降低色粒體積質量,改善色粒因密度過高造成運輸貯存中底部沉積現象,同時還可以豐富含砂多彩涂料的質感效果。添加 3%( 質量分數) 的空心玻璃微珠對基礎漆密度的影響如表 7 所示。
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由表 7 可以看出,以市面常見的空心玻璃微珠為例,理論密度在 0. 2 ~ 0. 3 g /cm3,3%的添加量可以使含砂基礎漆密度降低 10%左右。
空心玻璃微珠的加入,還可以給加砂多彩涂層帶來許多附加功能。空心玻璃微珠的表面特性和光反射作用,可以提高漆膜的耐沾污性和耐老化性。緊密排列的空心玻璃微珠內部含有稀薄的氣體,導熱系數很低,可以增加涂層隔熱保溫效果。空心玻璃微珠還可有效增強涂層的抗冷熱收縮性和彈性,大大減少涂層因受熱脹冷縮而引起開裂和脫落。
2. 2 其他重要助劑的選擇
2. 2. 1 基礎漆潤濕分散劑的選擇
含砂多彩涂料基礎漆中潤濕分散劑的選擇和用量非常重要,會直接影響基礎漆的色漿展色性、粒子“軟硬”程度、色粒抗滲色性、漆膜耐水性等。尤其是耐水白性和可恢復性,是目前的含砂質感漆、真石漆生產廠家和用戶都十分關心的一個問題,也是引起投訴和糾紛的“重災區”。其主因還是因為漆膜的致密性、親水物質過量聚集、疏水性不夠等因素導致外界水分侵入漆膜引起發白現象,因此從乳液、纖維素醚、潤濕分散劑等各方面做的主要工作就是“疏水化”。實驗選擇了一款疏水改性的陰離子型羧酸聚合物銨鹽產品,其特點除了能夠起到較好的分散效果外,還能較好保持漆膜的耐水性。
潤濕劑在含砂多彩涂料中的重要性還在分散劑之上,由于其不同的電荷分布和表面特性,其加入可使得基礎漆的涂膜外觀流變狀態發生改變。經過多次實驗,最后選擇了陶氏化學的一款特殊醇類潤濕劑。其在本體系中的作用有: ( 1) 能大大提高色漿在基礎漆中的展色性; ( 2) 能夠使基礎漆物理流變狀態由軟絮狀向平滑狀轉變,控制用量可使涂膜后樣板相對平滑,其好處是便于生產時色差控制,保證批次間顏色穩定性; ( 3) 會使粒子更加圓潤,韌性增強,抗滲色能力增加。此外,目前市場上力推的許多增強粒子“硬度”和“抗滲色性”凝膠反應劑,本質上來講也是屬于潤濕劑的范疇,一般也是屬于陰離子類型,本身具有長鏈結構,其中一端可以與色點中纖維素醚反應結合,吸附于色點表面,提供疏水保護膜,另一端攜帶的負電荷可以包覆在色粒表面形成“帶電體”,通過電荷間的排斥力協同空間位阻保持色粒間穩定性。
2. 2. 2 連續相增稠體系的選擇
前文含砂多彩涂料“骨料”分析中,石英砂的引入會導致造粒色點密度相對于普通多彩涂料大大增加,因此其在連續相中的“懸浮性”與成品施工的“流暢性”之間的矛盾就凸顯出來了。單單依靠一般多彩涂料中普遍采用的疏水改性堿溶性乳液型增稠劑在常規的施工黏度下不能給予色粒足夠的支撐,由此會引發一系列貯存問題,如分水、沉降、攪拌易碎等。而且此類增稠劑對溫度敏感,50 ℃ 下加速貯存實驗時會發現體系黏度下降很快,更加不利于涂料的貯存,嚴重影響含砂多彩涂料的使用和推廣,因此目前的一般做法是將堿溶脹增稠劑與有機改性精制鋰蒙脫石粘土、凹凸棒石粘土等復配,例如,用海明斯的BENTONE DY CE、巴斯夫的 Attagel 40,來增強體系的貯存穩定性。此類增稠劑因其作用機理相對來說對溫度的敏感性沒那么強,使得體系在相對溫度較高的環境下也能較長時間的保持穩定。其用量可以根據加 沙 量 的 多 少 進 行 調 整,一 般 在 0. 6% ~ 1. 0%之間。
2. 3 水性加沙多彩涂料的綜合性能檢測
目前尚沒有水性含砂多彩涂料的相關國家標準,將制得的成品按照 HG/T 4343—2012《水性多彩建筑涂料》和 JG/T 24—2000《合成樹脂乳液砂壁狀建筑涂料》的要求進行綜合性能測試,結果如表 8 所示,樣板如圖 4 所示。
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3 結 語
( 1) 測試表明,優選活性較高的保護膠體、相對惰性的硅丙乳液、高黏度等級的乙基羥乙基纖維素醚、40 目以上級配的石英砂,配合增韌、增強功能的潤濕劑以及連續相復合增稠體系,可以制得體系穩定,漆膜性能優良的的水性含砂多彩體系。
( 2) 骨料中適當添加空心玻璃微珠,可以降低色粒體積質量,提高色點在體系中的穩定性,豐富質感效果,賦予漆膜一定隔熱功能。
( 3) 色粒中的大粒徑骨料能夠增加漆膜的“凹凸感”和“立體感”,單獨一層即可獲得毛面花崗巖的“荔枝面”效果,彌補了單獨普通多彩涂料這方面的缺陷,省去了質感中涂的施工工序。

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