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乳膠漆耐沾污性各影響因素分析,對影響乳膠漆耐沾污性的幾個因素進行了分析討論, 并進行了試驗驗證, 最后提出了改善乳膠漆耐沾污性的建議
2019年07月19日    閱讀量:498    新聞來源:中國建材網 cnprofit.com  |  投稿

隨著我國建筑業的發展, 建筑裝飾裝修業進入前所未有的黃金時期, 建筑涂料做為建筑內外墻裝飾主體材料的地位正在確立。今后10~ 20年, 是我國建筑涂料的重要發展時期。國家化學建材產業 十五 計劃和2010 年發展規劃綱要預期, 到2005年, 建筑涂料外墻裝飾應用率達到35%, 到2015年, 在外墻裝飾中將達到60%中國建材網cnprofit.com。在限制外墻涂料應用的諸多因素中, 乳膠漆的耐沾污性是一個不可忽視的方面。


1 乳膠漆的耐沾污性的影響因素

影響乳膠漆的耐沾污性的因素主要有以下幾方面: 1、乳液的性能; 2、HLB 親水親油平衡值; 3、成膜助劑; 4、增稠劑; 5、功能助劑的選擇。


1. 1 乳液的影響:

乳液的聚合方式大致可以分為常規乳液聚合和無皂乳液聚合。目前國內的乳膠漆大多采用常規乳液聚合法生產的乳液, 由于乳化劑品種的差異, 賦予合成乳液以不同的性能。對乳膠漆的耐沾污性影響比較大的乳液指標為Tg和MFT。


玻璃化溫度Tg 值是一個2 級轉變溫度, 表明聚合物從玻璃狀態的脆性物質轉變成能撓曲的可塑性物質的溫度。在乳膠漆的干燥過程中,玻璃化溫度是乳膠漆聚合物粒子變形并聚結成樹脂狀結構涂膜能力的最方便的量度。最低成膜溫度MFT是乳膠體系形成連續涂膜的最低溫度。當采用較多的硬單體聚合而成的乳液相應的會有較高的Tg值, Tg值高, 涂膜的硬度高, 回黏少, 耐沾污性會相應的提高。


1. 2 HLB

HLB值主要指分散劑分子的親水和親油平衡值(分子親水和親油的變化)。制備水性乳膠漆時,往往對表面活性劑的親水性考慮的較多, 乳膠漆中加入的一般為親水性表面活性劑, 即低HLB 值助劑, 但表面活性劑會存留在漆膜中, 進而降低干膜的抗水性, 導致漆膜耐沾污性的下降。


對于中高PVC涂料來說, 顏填料所占的比例相當高, 這有助于提高涂膜的剛性, 但卻具有較強的吸水性, 并且在進行分散表面處理時吸附的大多是親水性的陰離子分散劑, 無疑這樣的涂膜具有很強的親水性, 并極易被水二次潤濕。在雨季, 臟雨水很容易被外墻乳膠漆所吸收。雨水蒸發后, 污跡留在涂膜中, 影響了涂膜的裝飾效果。另外涂膜過于親水, 涂刷在未做封閉處理的水泥墻面上, 水分會直接進入到水泥基材, 將其中未完全水化的氫氧化鈣潤濕, 并隨水分蒸發而遷移至涂膜中, 使涂膜發暗, 產生花斑甚至噴霜, 留在漆膜中的表面活性劑此刻為滲透劑。為了改善涂料干膜的抗水性, 配方設計師不得不放棄部分親水的表面活性劑, 同時采用多官能團的陰離子分散劑。由于其較低的羧基含量, 對涂料中的無機顏填料表面的吸附處理, 使原本親水的無機物具有一定的抗水性。


1. 3 成膜助劑

成膜助劑是溶劑, 導致乳液膠粒溶脹后涂料黏度上升, 特別是在低PVC 涂料中影響較大, 其外增塑的作用使得涂膜干燥初期較軟, 抗沾污能力下降,其在涂膜中的殘留又將導致涂膜耐水性的下降, 引起涂膜的吸附, 造成沾污嚴重。對于二醇類溶劑, 加量多會使水量相應減少, 從而降低親水助劑的加量,使漆膜的抗水性得到提高。


1. 4 增稠劑

水在涂料中的漿料及乳液兩部分中均以連續相的形式存在, 水的低黏度容易使涂料分層, 而且在施工時, 造成涂刷困難, 故增稠劑在乳膠漆中是必須的。乳膠漆一般控制3個黏度, 低中高剪切黏度, 常用增稠劑品種為有機黏土、纖維素、堿膨脹水合型增稠劑、締合型增稠劑等。堿膨脹水合型增稠劑對建立低剪切黏度貢獻較大, 疏水性較強的締合型增稠劑對中剪黏度貢獻較大, 牛頓型締合增稠劑對ICI黏度貢獻較大, 而親水性較強的纖維素和水合型增稠劑會降低涂膜的抗水性, 從而在涂膜被雨水浸潤后會形成污跡, 造成抗沾污性降低。


1. 5 功能助劑

疏水改性硅氧烷助劑的加入, 可以顯著提高漆膜的抗沾污能力, 由于疏水改性硅助劑加入乳膠漆后, 在涂膜的干燥過程中, 會逐漸遷移至涂層的表面, 在完全干燥后, 會形成一個憎水膜, 其較低的表

面張力使得涂膜不易吸附灰塵, 從而大幅提高漆膜的抗沾污能力。


2 試驗驗證

由于耐沾污影響因素較多, 故我們僅進行單因素討論, 以某配方為基礎, 通過調整配方中的一些成分, 來判斷此因素對涂料耐沾污性的影響。實驗選用美國產ATLAS公司生產C i4000 氙燈耐氣候老化測試儀, 通過改變溫度、濕度、噴淋, 利用氙弧燈模擬自然氣候和人工日光, 250h實驗后測試耐沾污性指標。初始配方見表1。

表1 外墻乳膠漆基本配方

乳膠漆耐沾污性各影響因素分析,對影響乳膠漆耐沾污性的幾個因素進行了分析討論, 并進行了試驗驗證, 最后提出了改善乳膠漆耐沾污性的建議 中國建材網,cnprofit.com

此配方耐沾污性18%。

( 1)乳液

原配方中的純丙乳液A1 玻璃化溫度Tg 值為18oc , 用該公司生產的同類型的純丙乳液A2, A2 的玻璃化溫度為27oc , 用量相同, 結果耐沾污性為14% 。

( 2)成膜助劑

原配方中成膜助劑TEXANOL為乳液量的5%,現將成膜助劑量降為乳液量的4%。結果耐沾污性為16% 。

( 3)增稠劑

原配方中使用的是締合型增稠劑, 其中剪黏度為98KU, 現以堿溶脹型增稠劑代替, 同樣控制中剪粘度98KU。結果耐沾污性為22% 。

( 4)HLB

HLB主要指分散劑本身的親水親油能力, 原配方分散劑主要成分是聚羧酸鈉, 用該公司生產的具有良好抗水性的聚羧酸銨鹽代替。結果耐沾污性15% 。

( 5)功能性助劑

在配方中加入1% 的改性硅氧烷助劑。結果耐沾污性7%。


3 總結

對外墻乳膠漆的抗沾污性提出如下解決方案。

( 1)選用高Tg 值的細粒徑的疏水性較強的乳液制備中等PVC的涂料, 這樣不僅改善了涂料的抗沾污性能, 同時還不影響涂料的再涂性和抗回黏性,盡量選擇乳化劑含量低的乳液。

( 2)盡量減少配方中高HLB 值表面活性劑的用量, 使配方中的顏填料多吸附疏水改性的分散劑, 這相當于對顏填料進行了疏水表面處理。

( 3)使用具有抗水性的水合型增稠劑替換配方中普通的水合型增稠劑, 如HEC 及堿膨脹乳液。由于增稠劑的用量高于配方中的分散劑的用量, 其對漆膜抗水性的影響甚至高于分散劑。

( 4)降低水含量, 適當提高二醇類溶劑量, 降低成膜助劑的用量, 這樣可有助于減少配方中表面活性劑的量, 并有助于解決表面活性劑不揮發對漆膜抗水性造成的損害。

( 5)涂膜表面張力的降低可大大增強其抗沾污能力。


乳膠漆耐沾污性各影響因素分析


邱春光1, 原振玲1, 陳凱2

( 1. 山東省環境保護科學研究設計院, 山東濟南 250013; 2. 山東省建筑科學研究院, 山東濟南 250031)


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