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如何避免乳膠漆中出現凝膠微粒,論證了乳膠漆中出現凝膠微粒的原因 通過控制生產工藝、使用合適的助劑來阻止絮凝的發生
2019年07月22日    閱讀量:100    新聞來源:中國建材網 cnprofit.com  |  投稿

1  前 言

乳膠漆不含或少含有機溶劑,相對于溶劑型涂料而言,對改善大氣環境,減少建筑物裝飾的二次污染是非常顯著的。隨著現代乳液聚合工藝和技術的發展,乳膠漆不僅僅應用于內外墻的保護、裝飾,而且還應用于金屬防腐、家具、裝飾纖維板、屋頂和石棉瓦的防水及裝飾等方面。


為此,對乳膠漆的內在質量要求也越來越高中國建材網cnprofit.com。影響乳膠漆質量的因素是多方面的,其中一個重要因素就是乳膠漆中出現凝膠,即使只產生很微小的凝膠顆粒也會對乳膠漆的質量產生嚴重的不良影響。這些細小的凝膠顆粒平時并不引起人們的注意,但它對漆膜的性能,如耐酸性、耐堿性、耐水性、耐擦洗性、抗老化性等都有嚴重的影響,微觀上會造成乳膠漆在成膜時出現不連續性,產生斷點。


嚴重的在宏觀上會使漆膜表面產生顆粒、麻點,手感和外觀不佳。同時,這些漆膜缺陷往往會成為應力集中點,當受外力作用時,易引發漆膜破裂,導致漆膜的各項機械性能下降,表現為漆膜耐水性、耐擦洗性、防腐蝕性下降,發生滲水、起泡。


檢驗乳膠漆中是否存在微小的凝膠顆粒,方法非常簡單:使用普通過濾網(如200 目) ,將一定量的乳膠漆放置于網內,用大量清水沖洗,檢驗剩余物含量,剩余物越少,說明乳膠漆中所含的凝膠顆粒越少。另一種方法是將受檢的乳膠漆薄薄地涂覆在平整的玻璃板上,待漆膜干燥之后,觀察是否有突起的顆粒。


2  乳膠漆的生產工藝

一般而言,乳膠漆的生產過程如下:首先加入一定量的水,然后加入纖維素,在一定轉速下使纖維素溶解。再依次加入潤濕劑、分散劑、氨水、防腐劑等,攪拌均勻后加入顏填料。經高速分散,使顏填料均勻分散在水相中,形成一定稠度的漿料。最后依次加入乳液、成膜助劑、增稠劑、流變改性劑、剩余的水、pH調節劑,經檢驗包裝。表面上,乳膠漆的生產無非是將各種化工原料進行機械混合,屬于一種物理混合過程。實際上,此混合過程并不簡單,不同的加料順序和混合條件,所得結果完全不同。為此,人們只能通過大量的實驗來求得乳膠漆的最佳配方和工藝。


3  實驗部分

以一個商品化的乳膠漆為例,分析其產生絮凝的原因。

3. 1  原料

乳膠漆所用的化工原料為:醋丙乳液;金紅石型鈦白粉;輕質碳酸鈣;羥乙基纖維素;聚丙烯酸鈉鹽分散劑;締合型聚氨酯流變改性劑;有機硅類消泡劑;高嶺土;丙醇胺;異噻唑啉酮類無毒防霉劑;成膜助劑;

丙二醇。


3. 2  實驗步驟

乳膠漆中出現凝膠微粒可能有兩方面原因:一是原料的質量;另一方面是乳膠漆的生產工藝。在排除了原料的質量問題后進行如下實驗。取漿料,按配方加入如下成分:

a. 加入醋丙乳液,攪拌,過濾,檢驗;

b. 加入成膜助劑,混合,過濾,檢驗;

c. 加入消泡劑和防霉劑,混合,過濾,檢驗;

d. 加入流變改性劑,混合,過濾,檢驗。


3. 3  實驗結果

(1) 加入乳液后,濾出物沒有發生變化,可以排除醋丙乳液發生變化的可能性。

(2) 在b 步驟結束后,發現絮凝物明顯增加,且絮凝物為大顆粒、松軟、不透明。由于成膜助劑的加入,使乳液部分破乳析出, 再與顏填料等包裹, 產生絮凝物。可以確定本工序是產生絮凝物的關鍵性的步驟。

(3) c 步驟進行后沒有影響。

(4) d 步驟進行后,絮凝物輕微增多。

找出關鍵性步驟后,進行如下實驗:

e. 先加入成膜助劑,然后加入醋丙乳液,再加入流變改性劑,過濾,檢驗。該工序較正常工序出現的絮凝物要少。

f . 加入醋丙乳液量0. 35 %的表面活性劑,其他成分按正常工藝進行,發現此方法是成功的。在這里產生的絮凝物僅比步驟a 稍多一點,但比步驟b 要少得多。

g. 在漿料中加入流變改性劑,其他成分按正常工藝加入,發現產生大量的絮凝物。說明流變改性劑與顏填料顆粒相吸附而產生絮凝。

設定在每個步驟中出現絮凝物的質量為M,則絮凝物出現機率由小到大的順序是:Ma < Mf < Mb < Mc<Me <Md <Mg。

以上結果表明:

(1) 加入成膜助劑,產生大量絮凝物。因為成膜助劑一般是油性的,容易引起乳液破乳,發生絮凝。

(2) 在乳膠漆的生產工藝中,加料的順序很重要。不同的加料順序,對微粒或分子所引起的物理化學變化不同,所產生的絮凝物的量就不同。當絮凝物的量在一定范圍內,不會對乳膠漆的性能有大的影響,是可以接受的。

(3) 加入表面活性劑后,可以得到穩定的乳膠混合物。但表面活性劑的加入對乳膠漆的漆膜性能會產生不良影響。在特定配方中,表面活性劑的品種和用量應該是容易確定的。乳膠漆中最常使用的是非離子和陰離子型表面活性劑。

在乳膠漆中,所使用的成膜助劑一般是油性的,它被表面活性劑所吸引,大量存在于表面活性劑所形成的膠束內。在成膜助劑的量一定時,表面活性劑臨界膠束濃度越小,加入量就越少,對漆膜耐水性的影響也就越小。經驗表明,在其他因素不變的情況下,選用HLB 值10 ~ 19 的環氧辛基酚醚類, 用量為0~0. 4 % ,以0. 3 %為宜。


4  結 語

在乳膠漆中,產生絮凝而形成絮凝物的原因是復雜的。一般來說,顏填料的絮凝及乳膠的破乳會產生固體顆粒。生產工藝的控制是制備性能優良的乳膠漆的關鍵,特別是加料順序十分重要。

成膜助劑是幫助乳液成膜的物質,一般是油性的,只有少量溶于水,大量存在于乳膠顆粒中。成膜助劑過量使用,則使乳膠粒子破乳。因此,需要添加一定量的表面活性劑,在液相中形成膠束容納成膜助劑。


同時表面活性劑會占據聚合物表面沒有被乳化劑包圍的空隙,使成膜助劑不能大量順利地進入乳膠中,避免乳膠破乳,阻止凝膠的產生。流變改性劑會與顏填料粒子相吸附而產生絮凝,可以通過用水稀釋的方法來改善。用水稀釋流變改性劑,盡量使乳膠粒子不發生或少發生由于局部流變改性劑濃度過高而產生的局部乳膠破乳,發生絮凝。


因為流變改性劑與乳膠粒子發生吸附而使液相流動受阻,改變流體的流變性。如果局部濃度過高,它們會拉動乳膠粒子靠近,產生互相擠壓而使乳膠粒子破乳。


為減少乳膠漆中的凝膠微粒,可采取如下方法:

(1) 在調漆階段,所有加料過程中,要使攪拌器處于正常工作狀態。使各組分迅速混合均勻,以免局部濃度過高。

(2) 在調漆之前加入一定量的表面活性劑,以保護乳膠粒子不至于破乳。

(3) 所有組分能稀釋的盡量用水稀釋。

(4) 成膜助劑盡量慢慢加入,也可以把部分成膜助劑加入制漿階段。

(5) 乳膠穩定劑的品種和數量的確定應以實驗為前提。


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