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抗菌環保型干粉內墻涂料的研制,由可再分散乳膠粉、灰鈣粉、雙飛粉、滑石粉、纖維素醚、負離子添加劑及助劑組成的干粉涂料,施工時按加水量多少
2019年07月15日    閱讀量:221    新聞來源:中國建材網 cnprofit.com  |  投稿

引言

目前,在我國的廣大城鎮及其農村,低成本、經濟性內墻乳膠漆占據了相當大的裝飾市場份額。由于該類乳膠漆的貯存穩定性、流平性、附著力、耐擦洗性等較差,且固含量較低(50%左右),使用壽命短,功能性單一,難以滿足人們對裝飾涂料三高一低的要求;即高固體分、高耐候性、高性能、低污染。


本文研制的抗茵環保型干粉內墻涂料,具有近100% 的成膜物質,其基料由有機聚合物乳膠粉和無機膠粘劑灰鈣粉組成,形成有機一無機復合粘結體系,大大增強了涂膜的內聚力、附著力、硬度、耐擦洗性等物理性能中國建材網cnprofit.com。灰鈣粉中的活性物是氧化鈣和氫氧化鈣,其與H2 O 或CO 2反應硬化成涂膜并與有機聚合物共同粘結住填充料,還能夠長期吸收居室中的CO2 ,有助于保證消費者的健康。


干粉涂料中還添加了一種負離子抗茵添加劑,賦予了干粉涂料具有釋放負離子、清新空氣、祛除有毒揮發物及抗菌防霉功效。該干粉涂料即可作為內墻耐水膩子批刮壓光,也可作為內墻涂料涂刷,是一種二合一型功能干粉涂料。


1 實驗部分

1.1原材料

可再分散膠粉SWF一04,山西三維;甲基纖維素醚,拜耳:灰鈣粉、雙飛粉、滑石粉,市售;分散劑、消泡劑、防龜裂劑等,海川;負離子抗菌添加劑,朗諾。


1.2參考配方見表1

表1 抗菌環保型干粉內墻涂料參考配方

抗菌環保型干粉內墻涂料的研制,由可再分散乳膠粉、灰鈣粉、雙飛粉、滑石粉、纖維素醚、負離子添加劑及助劑組成的干粉涂料,施工時按加水量多少 中國建材網,cnprofit.com

1.3制備工藝

將填料加入雙螺旋攪拌機中,攪拌混合5min,加入膠粉、纖維素、負離子抗菌添加劑及其助劑,攪拌混合均勻后排料、包裝。


1.4性能檢測

(1)作為膩子,按照JG/T3049—1 998N型標準規定的方法檢測。

(2)作為內墻涂料,按照GB 9756—2O01標準檢測常規性能指標;按照GB18582—2008標準檢測有害物質限量指標;依據JG/T1016—2006標準檢測空氣負離子發生量;依據GB/T1 61 29—1995、GB/T18204.25—2O00、GB/T11737—1989標準檢驗空氣中甲醛、氨、苯的濃度;依據GB/T21866-2008{抗茵涂料(涂膜)抗菌性測定法和抗菌效果》檢測抗菌率; 依據ASTMG21—96(2002)《合成高分子材料耐真菌性的測定》檢測防霉等級。


2 結果與討論

2.1可再分散乳膠粉的選擇

可再分散乳膠粉是高分子聚合物乳液經噴霧干燥、后續處理而成的粉狀熱塑性樹脂,其主要成分包括:聚合物基礎樹脂、添加劑、保護膠體、抗結塊劑等。按化學基團結構可分為醋酸乙烯/叔碳酸乙烯酯(VACNeoVa)共聚物、醋酸乙烯/叔碳酸乙烯酯/乙烯VACNeoVa/E)共聚物、醋酸乙烯/乙烯(VAC/E)共聚物等。不同種類的乳膠粉其Tg和MFT不同,5%水溶液粘度值各異,膠粒表面吸附的表面活性劑、憎水劑差別很大,粘結力及柔韌性不盡相同。


作為含有無機膠結料的干粉涂料的有機基料,應該選用那些粘度相對較低、流動性好、Tq和MFT較低、潤濕性優良、穩泡性差、有一定柔性和憎水性的可再分散性乳膠粉。在固定配方配比不變且乳膠粉的成膜溫度相近(MET為50C)的條件下,分別選用國產三維集團的可再分散性乳膠粉SWF—O4i瑞士易來泰的FL1212,德國瓦克的RE5031;美國SR3210,分別制備干粉涂料,比較其兌水分散性、施工性、涂料的穩泡性、涂膜的外觀和耐擦洗性,結果見表2.

抗菌環保型干粉內墻涂料的研制,由可再分散乳膠粉、灰鈣粉、雙飛粉、滑石粉、纖維素醚、負離子添加劑及助劑組成的干粉涂料,施工時按加水量多少 中國建材網,cnprofit.com

由表2可知,作為本研究干粉涂料的有機成膜物質,以國產可再分散乳膠粉SWF—O4制備的干粉涂料,其綜合性能最好,FL1212次之,其余兩種乳膠粉不適合用于本研究的干粉涂料中。


2.2乳膠粉SWF一04的用量對干粉涂料性能的影響

可再分散乳膠粉,顧名思義是該膠粉能夠很容易地分散在水中,形成具有粘結性能的有機聚合物乳液。這是它作為有機成膜物質配制干粉涂料的前提條件,也是與無機膠結劑形成有機一無機復合粘結體系的基礎。因此,可再分散乳膠粉的用量對于粉涂料性能的影響見表3.

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由表3可知,在本干粉涂料配方中,隨著乳膠粉SWF一04用量的提高,涂料的施工性和涂膜的外觀逐漸變好,當SWF~04的用量達到6%時,施工性好、涂膜平整且均勻。再增加乳膠粉用量時,一是對提高涂料性能不顯著,二是成本增加,三是涂料達到同等施工粘度時用水量增加,即涂料的固含量降低,在相同施工條件下,涂膜相對較薄,影響遮蓋力,且易產生流掛現象。


干粉涂料的耐水性、耐擦洗性、粘結強度,隨著乳膠粉用量的增加而相應提高。這是因為乳膠粉與灰鈣粉無機硬性材料復合使用時,當干粉兌水后,乳膠粉可以再分散成乳液,當乳膠粉用量達到一定水平后,聚合物膠乳便可對無機填料的粒子進行包覆、粘結并聚集在涂層空隙中,填充空隙并堵塞毛細管,提高涂膜的致密度,因此增強了涂膜的耐水性和耐擦洗性;另外,乳膠粉膠粒表面存在著較多的羧基、羥基等官能團,因此增強了填料粒子之間、涂層之間、涂膜與基層之間的粘結力,提高了粘結強度。


2.3無機粘結劑的選擇

干粉建筑涂料常選用白水泥和灰鈣粉作為無機膠粘劑,本研究選用灰鈣粉(氫氧化鈣微粉)為無機粘結劑。氫氧化鈣微粉既是活性填料,又具有粘結性能,起無機基料的作用。以灰鈣粉為活性填料的干粉涂料,其涂膜平整、光滑、硬度高、耐水性好、遮蓋力強、無揮發性有機化合物,同時Ca(OH)z能吸收空氣中的CO 并反映生成CaC0。


從而降低室內空氣中的CO 濃度,使空氣中CO 濃度維持在較低水平上。CO 在新鮮空氣中的含量約為0.O3% ,此濃度對人體健康無害,隨著空氣中CO濃度的增加,對人體的危害性逐步加大,當CO 濃度達到O.1~O.25% 時,就會使人體產生不適感,當濃度達到8—1O%時就會致人死亡。


因此,涂刷含灰鈣粉的涂料,能夠使居室內的空氣質量得到提高,有利于保健。對灰鈣粉的選擇一要注意含水率要低,二要注意粒度不可過細。含水率影響至 灰鈣粉中活性物質的安全性,如果含水量過大,灰鈣粉在使用前活性物就已經與水或COz發生了反應,就失去了粘結作用,只能作為填料使用;當灰鈣粉粒度過細(如1000目)時,則需用的拌合水多,粘度高,氣泡多且穩泡性強,施工性差,應選用細度為400-600目且含水率低、無結塊的灰鈣粉作活性填料。


2.4灰鈣粉的用量對干粉涂料性能的影響

在固定配方中其他因素不變的前提下,只改變灰鈣粉的添加量,檢驗其對干粉涂料性能的影響,見表4.

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由表4可知,在干粉涂料配方中,灰鈣粉用量較少(例如15% )時,當干粉:水=1OO:5O攪拌分散后 其分散性、脫泡性、施工性、涂膜外觀均較好,但是涂膜的耐水性和耐擦洗性較差,隨著灰鈣粉用量的提高,干粉涂料的綜合性能相應提高;


當灰鈣粉的用量大于25% 時,加水分散后的涂料粘度大,施工性差,涂膜外觀、耐水性和耐擦洗性均下降;當灰鈣粉的用量控制在2O一25% 范圍內時,干粉涂料的綜合性能最優。另外,隨著灰鈣粉用量的提高,涂料體系的PH值上升,堿性增強,涂膜的返黃現象加重。


2.5填料的選擇

干粉涂料應具有施工時加水易分散、流動性好、氣泡少、粘度較低、施工性好、涂膜平整等特點,因此,填料的顆粒形狀、大小和表面的親水親油性對干粉涂料的分散性、氣泡含量和流動性影響較大,通常球狀顆粒較纖維狀和片狀填料具有更小的比表面積和良好的流動性、脫泡性、分散性。


表5選擇了幾種不同吸油量的混合粉體制備水性干粉建筑涂料,從中可以看出混合粉體的吸油量對干粉建筑涂料施工分散性的影響。【2】

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由表5可知,同種粉體填料粒徑越小其吸油值越高,將超細粉體用于干粉涂料時,施工加水分散性不良,氣泡多而難以清除;在同樣細度下,碳酸鈣的吸油值(14—21g/1OOg)比滑石粉的吸油值(3O一55g/1OOg)低得多,因此干粉涂料中的填料應該以400目左右的碳酸鈣粉為主。


為了提高涂膜的滑膩感和涂料的施工性、防止涂膜流掛和龜裂,可加入少量滑石粉與碳酸鈣配合使用,將混合粉體的吸油值控制在20g/1OOg之內。


2.6負離子抗菌添加劑的作用

負離子抗菌添加劑是含負離子素的晶體物質與無機抗茵材料相結合的功能材料。其中負離子發生材料是自然界唯一天然帶電的極性晶體,其兩端形成正極和負極,是一種永久性帶電體。


經過高能束流激活強化后,電極電荷增多、電場強度增強,使其固有極矩的離子間距與鍵角加大,在靜止狀態或有外力作用下負離子的發生能力提高,其過程是:當空氣中的水分子通過涂膜微孔進入到涂層中的負離子素電場空間內,立即被永久電極電離,發生H,O—OH一+H 反應,H 的移動速度是OH一的1.8倍,迅速移向永久電極的負極,吸收電子變為H2逸散到空氣中,即:2H +2e—H2 T。而OH一則與水分子形成H。


O 一負離子。空氣中的有毒氣體、細菌等都帶有正電荷,當遇到負離子時便發生中和、包覆沉降;分散在涂膜中的負離子素晶體,每個顆粒周圍都形成一個微電場,細菌、微生物在電場電流下進行分解而死亡:無機抗菌材料中的活性成分是游離的金屬離子,該金屬離子對細菌和微生物有很強的殺滅作用和常效性,對環境的污染極少。


在干粉建筑涂料中加入適量的負離子抗菌添加劑,其涂膜可永久釋放出羥基負粒子和溶出游離金屬離子,進而對有害氣體、細菌及微生物通過中和、包覆、電場電流分解及化學反應等過程,達到清新空氣和抑菌抗菌之目的。


2.7助劑的選擇及作用

干粉建筑涂料在施工時,需要現場兌水攪拌成具有適宜施工粘度的涂料,由于水的表面張力較大,對礦物粉體的潤濕能力有限,對于不加助劑的干粉涂料很難分散均勻,且氣泡多、刷痕重。為了提高水對干粉涂料的潤濕性、分散性,降低涂料粘度,增強涂料的流動性,使涂料更均勻細膩,本研究在干粉涂料配方中添加了粉末涂料用分散劑;為了使

干粉涂料兌水分散后盡快地消除體系中的氣泡,使涂膜平整光滑無氣孔,配方中選用了粉狀消泡劑;為了盡可能延長干粉涂料兌水后的使用時間,提高涂膜的憎水性和可塑性,防止涂膜開裂,配方中選用了防龜裂劑;為了提高涂膜的施工性和保水性,增強涂料的防流掛性和流平性,配方中選用了遇水速溶型纖維素醚。以上這些助劑的用量雖小,但是對提高涂料的施工性和涂膜的綜合性能起著重要作用。


2.8產品性能

(1)作為膩子,其兌水比例為:干粉:水=1 O0:40,現場攪拌成膩子膏,施工方法:批刮并拋光。其性能見表6。

(2)作為涂料,其兌水比例為:干粉:水=1 00:50(質量分數),在攪拌中將干粉徐徐加入水中,高速分散2O一30min,過濾、靜置20—30min脫泡,施工方法:刷(滾)涂。其性能見表7。

抗菌環保型干粉內墻涂料的研制,由可再分散乳膠粉、灰鈣粉、雙飛粉、滑石粉、纖維素醚、負離子添加劑及助劑組成的干粉涂料,施工時按加水量多少 中國建材網,cnprofit.com


3結語

研制的抗菌環保型干粉內墻涂料,具有近1 0O% 的固含量,施工時按兌水量的多少,可分別作為內墻膩子和涂料使用,其涂層不但粘結強度高、附著力好、耐水性優、耐擦洗性佳,而且具有綠色環保特點,涂層能夠常期釋放負離子、祛除室內空氣中的有毒、有害揮發物、抗菌防霉等,是一種低成本、高性能、多用途、多功能的環保、健康型干粉涂料,適用于我國廣大城鄉及其農村的家居、醫院、幼兒園、學校、辦公室及公共場館等內墻的涂裝。 



抗菌環保型干粉內墻涂料的研制


劉成樓1,2  孟憲存2

(1北京虹霞正升涂料有限責任公司,北京102400;2北京慶豐偉業建筑材料廠,北京1021O0)


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