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溫度對多彩涂料粒子大小及仿石效果的影響,在秋冬季,用分散機造粒的多彩涂料,常常會有粒子變細、仿石效果變差的質量問題
2019年11月22日    閱讀量:342    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

溫度對多彩涂料粒子大小及仿石效果的影響

錢曉陽1,徐亦冰1,殷曉明2,田軍縣1,馬才永1

(1.浙江科達新型建材有限公司,浙江嵊州312400;2.常熟市云碩氟硅材料有限公司,江蘇常熟215500)


0 前言

水包水多彩涂料是一種仿大理石、花崗巖的建筑涂料,多彩涂料的粒子大小直接影響到墻面的裝飾效果。目前,多彩涂料使用最為廣泛的是纖維素醚-硅酸鈉鹽體系,采用的造粒方法大多為分散機分散造粒。在實際生產過程中,夏季能做好、做穩定的多彩涂料,秋冬季往往做不好,做不穩定涂料在線coatingol.com。秋冬季做的粒子易偏細,易偏糊,總體仿石效果較差。分散造粒時即使減小造粒時分散機的轉速,增大粒子的粒徑,噴涂后整體的粒子粒徑仍不能達到相應的大小,仿石效果也達不到要求。有效地控制多彩涂料的粒子大小、提高多彩涂料的穩定性是生產多彩涂料的難點,也是關鍵點,只有有效地控制好粒子大小,并使粒子保持一定的穩定性,才能把仿石仿得惟妙惟肖。為此,人們對造粒工藝和影響多彩涂料粒子大小的因素做了大量的研究[1]。有的曾簡單地提到過冬季環境進行多彩涂料的制作和儲存,粒子易碎[2]。有的在造粒方式上作了改進,有的在原材料用保護膠用量上作了一定的改進研究等。

我們在生產過程中發現,氣溫對多彩涂料粒子大小和仿石效果的影響非常大。分散造粒時,溫度是影響粒子大小的關鍵。如何避免、克服溫度對多彩涂料的影響值得進一步研究探討。

 

1 試驗

1.1 主要原料

纖維素醚481:阿克蘇諾貝爾化學品(寧波)有限公司;自交聯硅丙造粒乳液Y-715、自交聯硅丙包覆乳液Y-725、保護膠Y-560、多彩涂料專用潤濕劑:常熟市云碩氟硅材料有限公司;煅燒高嶺土:山西興旺高嶺土有限公司;各類水性助劑及色漿:市售;砂漿型聚氨酯一體化板[5]的基板(用涂層機把砂漿涂抹在聚氨酯板上形成的基板):自制;水性封閉底漆:自制;丙苯外墻中涂:自制。

1.2 主要儀器設備

JSF-400 攪拌砂磨分散多用機:上海普申化工機械有限公司;電子天平:上海衡平儀器儀表廠;斯托默粘度計BGD186:廣州標格達;溫度計:市售;多彩涂料專用噴槍W-77:市售。

1.3 多彩涂料的制備

1.3.1 保護膠體的制備

環境溫度下(10 ℃)將保護膠分別配成6.5%、5.0%、4.0%、3.5%的保護膠體,高速分散30 min 以上,至完全分散為止,備用。并根據需要,加熱至所需溫度。

1.3.2 基礎漆制備

基礎漆的配方與操作步驟見表1,先加入水,攪拌狀態下按步驟逐步加入其它原材料,分散均勻并調色后,保存備用。

基礎漆的配方與操作步驟

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1.3.3 多彩粒子的制備

基礎漆與保護膠體分別按400∶200 或400∶300 的質量比配制,用分散多用機分散造粒,轉速700 r/min,時間70 s。

1.3.4 多彩涂料制備

將多彩粒子、包覆乳液、水按質量比600∶280∶90 配制成多彩涂料。

1.3.5 樣板制備

將樣板噴在砂漿型聚氨酯一體化板的基板上,基板表面要先噴涂封閉底漆,表干后再噴涂外墻中涂,再表干后噴多彩涂料。噴涂前將多彩涂料的粘度調整到85 KU 左右,用多彩涂料專用噴槍W-77 進行噴涂。噴涂時,各類樣板表面的多彩粒子盡量均勻,多彩粒子的量應盡量相同。


1.4 試驗及評價方法

根據保護膠不同溫度、不同濃度及不同基礎漆溫度等制備一系列單色的多彩涂料,并制成系列樣板。根據樣板粗細粒子的多少、整體清晰程度等,將樣板粒子大小及仿石效果分為好中差3 個等級,即:A 級,粗粒子多、顏色深、簿粒子少、細碎粒子少、仿石效果好;B 級,粗粒子一般、色較深、簿粒子一般、細碎粒子一般、仿石效果一般;C 級,粗粒子少、顏色略淺、簿粒子多、細碎粒子多、仿石效果差。其中:A 級粒子的仿石效果好,該參數下,粒子大小完全可以通過轉速調整控制;B 級粒子的仿石效果一般,該參數下,粒子大小基本上也能通過轉速控制;C 級粒子的仿石效果差,該參數下,粒子大小不能通過轉速控制。

為便于觀察,實驗使用同一種加砂的基礎漆,用鐵黑和鐵紅色漿調成單一的淺黑色。為減少試驗誤差,環境溫度下,基礎漆粘度調成115~125 KU;為方便對比,造粒分散時采用恒定的轉速,恒定的時間;保護膠采用同一種合成片狀硅酸鹽;包覆乳液采用同一種反應型乳液;噴涂前,將多彩涂料放置1 d,粘度調到85 KU 左右;樣板的中涂統一調成淡黃色;噴涂時,出料的流量、噴槍氣壓等工藝參數盡量相同。

 

2 結果與討論

根據不同保護膠溫度、保護膠濃度及不同基礎漆與保護膠體質量比、不同基礎漆溫度制備了4 組單色的多彩涂料,并制成樣板。樣板的仿石效果及噴涂施工效果見表2。

4 組多彩涂料樣板的仿石效果及噴涂施工效果

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由表2 可以看出:

(1)Ⅰ組試驗(1#~6#)中,相同基礎漆溫度10 ℃、保護膠體濃度6.5%條件下,保護膠體溫度25 ℃以上的,粗粒子多、顏色深、細點少,看上去清晰,效果好,達到A 級;保護膠體溫度20℃的,粗粒子略少、顏色略淡,薄粒子、碎粒子略多,整體顏色淺得越明顯,達到B 級;15 ℃、10 ℃的,粗粒子更少,薄粒子、細點更多,為C 級。在10℃的保護膠體中造粒,造完粒后加熱至25 ℃,再配成多彩涂料的樣,除施工性能有所提高,粒子還是偏小,細點還是偏多,只能排在C 級中。這組試驗表明,對于羥乙基纖維素醚-改性硅酸鹽體系,分散造粒時,粒子的質量不但和保護膠的濃度相關,還與保護膠體的溫度密切相關。保護膠體溫度在25 ℃以上時,造出的粒子仿石效果好;25 ℃以下時,溫度越低,粒子的仿石效果越差。

(2)Ⅱ組試驗(7#~10#)中,基礎漆溫度10 ℃、保護膠體溫度25 ℃以上,不同保護膠濃度的樣板都能達到A 級,說明保護膠體濃度為3.5%時也能達到A 級。當然3.5%的樣板細粒子比4%、5%、6.5%的略微多一點,但仍能列在A 級中。這說明在一定范圍內,影響多彩粒子大小的主要因素是溫度,而不是保護膠濃度.

(3)Ⅲ組試驗(11#~12#)中,基礎漆和保護膠按質量比4∶3造粒,保護膠體用量增加了50%,結果保護膠體溫度低的仍為C 級,且噴涂不流暢。這說明保護膠體的用量也不是影響多彩粒子的主要因素。

(4)Ⅳ組試驗(13#~18#)中,基礎漆和保護膠體溫度都在25 ℃以上時,保護膠濃度不是越高越好。說明在夏季,保護膠體濃度不能是固定不變的,而是要根據實際情況來微調配方或工藝參數。另外14# 樣說明,溫度高的基礎漆,特別是剛攪拌好的基礎漆,要放置一定的時間,自然冷卻到一定的溫度后才能造粒。

以上4 組試驗總體來看,保護膠體溫度低的,粒子偏小,整體仿石效果差,保護膠體溫度高的,粒子偏大,整體仿石效果好。秋冬季的溫度是多彩涂料粒子變細變小甚至變糊的主要原因。溫度影響了多彩涂料粒子大小和仿石裝飾效果,直接或間接影響并貫穿了多彩涂料生產、儲存和施工的整個過程。


首先,保護膠體中溫度影響保護膠有效成分的濃度。理論上,保護膠是改性一定范圍內硅酸鹽類層狀薄片結構的聚集體,其中層狀薄片表面帶有負電荷,邊緣帶有正電荷。


在水中,聚集體分散成單一層狀薄片,分散后層狀薄片在電荷間作用力的驅動下,帶有正電荷的薄片邊緣,被其他帶負電荷的薄片中間區吸引,形成“丁”字結構的復合體,丁字型復合體會進一步相互吸引,聚集,形成穩定的卡屋式三維網絡凝膠體。


保護膠雖在水中分散開,有部分存在著抱團(非單一層狀薄片形成的“丁”字結構)的現象,抱團的保護膠沒有活性。一定溫度范圍內,溫度越高,抱團越少,有效成分濃度越高,活性越高;溫度越低,抱團越多,有效成分濃度越低,活性也越低。


其次,溫度影響了粒子的大小。4 組試驗說明,秋冬季影響造粒的主要因素不是保護膠的濃度或保護膠體的用量,而是保護膠體的溫度,只有在合適的溫度下,保護膠體中有效成分的濃度才能達到生產要求。造粒過程中,基礎漆在外力剪切過程中受力形變較大,先形成片狀色塊,片狀色塊受力后裂成大色點,大色點再裂成所需大小的粒子。基礎漆在形成粒子的過程中,不斷產生新的表面,表面纖維素醚上的羥基會快速與保護膠體的有效成分交聯,形成薄膜。


保護膠體的有效成分濃度越高,表面形成的膜越致密,能承受的剪切力越大,造成的粒子也越大,越清晰;有效成分濃度越低,表面形成的膜越疏松,能承受的剪切力越小,造成的粒子越小,也越糊。同樣,溫度對多彩涂料的制備和儲存也有影響。


包覆乳液是反應型乳液,涂料粘度靠乳液與保護膠反應來增稠。造粒時殘留的保護膠少,反應就少,涂料的粘度就低;殘留的保護膠多,反應也多,粘度就較高。涂料的粘度越高,與粒子內部粘度越接近,攪拌搗騰過程中的粒子越容易碎。儲存過程中,涂料粒子皮膜致密的,粒子不易溶漲,儲存時間更久;粒子皮膜疏松的,粒子易碎易溶漲,儲存時間短。


另外受溫度影響的多彩涂料還影響了施工和仿石效果。濃度、溫度合適的保護膠體做出的多彩涂料,多彩粒子的皮膜彈性好、表面光潤,噴涂施工流暢,仿石效果好。反之做出的多彩涂料,多彩粒子的皮膜疏松、表面有粘滯感,難以噴涂,仿石效果也差。


3 結語

多彩涂料的粒子大小直接影響到墻面的裝飾效果。多彩涂料在夏季能做好,但秋冬季不易做好,是因為秋冬季氣溫較低所致。生產過程中只要將保護膠體的溫度提高到25 ℃以上,就可以保持正常生產。對于秋冬季多彩涂料生產和儲存時產生的高粘度,可以考慮適當減小保護膠體中保護膠的濃度。


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