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納米材料改性外墻乳膠漆的研制,采用納米材料對外墻乳膠漆進行改性, 制得的乳膠漆除具有一般外墻涂料的性能外
2019年07月22日    閱讀量:94    新聞來源:中國建材網 cnprofit.com  |  投稿

我國的建筑涂料, 雖然在整體水平上可以達到國際20世紀90 年代的先進水平, 但與先進國家相比, 仍存在較大的差距。根據目前建筑涂料技術的發展動態, 高性能、多功能的環保型外墻涂料將是建筑涂料的主要發展方向之一。


為此, 我們結合本廠的具體情況, 在現有外墻乳膠漆產品的基礎上, 通過對原材料的科學選擇與合成及對涂料配方調整等技術途徑, 以提高涂膜的疏水性、產品的防水及耐久性, 從而擴大產品應用范圍, 增強市場競爭能力中國建材網cnprofit.com


1 原材料的選擇

1. 1 基料的選擇

根據產品的環保要求, 選用有機硅改性的丙烯酸酯共聚乳液。該乳液是采用有機硅單體, 在酸存在下, 開環共聚, 生成含有乙烯基的聚硅氧烷; 然后再與丙烯酸酯單體進行共聚而制得, 有較好的耐水性和耐沾污等性能。


1. 2 顏料的選擇

( 1) 著色顏料: 選用金紅石型鈦白粉作為白色顏料。

( 2) 體質顏料: 選用高嶺土、滑石粉。其中, 高嶺土可提高涂刷性和穩定性; 滑石粉可增加流平性, 減少裂縫。


1. 3 助劑的選擇

1. 3. 1 分散劑

分散劑被吸附于顏填料顆粒的表面, 通過粒子間的范德華力、電子效應和立體效應使顏填料二次顆粒分散成初級顆粒, 并保持其穩定狀態。通過試驗, 確定采用自制的聚電介質類分散劑。


1. 3. 2 增稠劑

在涂裝作業中, 要求乳膠漆具有良好的含漆性, 防滴落性、涂刷性、豐滿性、流平性和防流掛性等。這些施工性能的要求, 既相互聯系又相互矛盾, 解決辦法主要是通過加入有關助劑, 如增稠劑。同時, 增稠劑在生產中可做保護膠體增加稠度, 改善穩定性, 防止沉淀結塊和水層分離。


丙烯酸、甲基丙烯酸的共聚乳液( SN636 即屬該類) , 能通過電子效應提高水的粘度。通過- COO- 架橋作用, 可形成網狀結構, 增大體系的粘度, 因此這類增稠劑, 增稠作用強, 有較好的流平性、生物穩定性, 與色漿的配伍性好, 但對pH 值敏感, 只有在堿性條件下起作用, 且耐水性能不理想。


纖維素醚類增稠劑, 如目前用得較多的是HEC 和HPMC( 烴丙基甲基纖維素) , 能通過分子鏈的纏繞使水溶液的粘度增大。通過眾多增稠劑的分析和應用試驗, 確定選擇HEC 和SN636 復配使用。同時, 我們還采用自制的聚電介質類助劑, 具有良好的分散、增稠和流動性, 且較為經濟。


1. 3. 3 其它助劑

( 1) 成膜助劑

采用十二碳醇酯( 2, 2, 4- 三甲基- 1, 3- 戊二醇單異丁酯) 。


( 2) 防霉殺菌劑

各種纖維素及其衍生物都會成為微生物的營養源, 為防止霉變, 選用MB- 11 作為殺菌防腐劑。


( 3) 其它助劑

其它助劑包括流平劑、防凍劑、消泡劑等。


2 疏水納米助劑的制備

將納米粉體SiOx、CaCO3、ZnO( 粒徑在20~ 50 nm) , 與有關功能材料( 紫外線吸收劑、催化劑、防霉劑、防水劑、表面活性劑) 等, 共同進行特殊處理, 即可制成相應的納米疏水劑。納米疏水劑的加入可賦予產品顯著的疏水性和一定的自潔功能。


2. 1 制備方法

取一定量的水, 加入殺菌劑、表面處理劑、分散劑、消泡劑、穩定劑等助劑, 攪拌, 使水與助劑均勻混合, 邊攪拌邊加入納米粉體材料, 加完后, 高速攪拌一定時間, 再砂磨一定時間, 而后進行特種分散, 出料, 即得納米助劑, 成品納米助劑呈白色漿體狀。



2. 2 技術關鍵

2. 2. 1 分散劑適量合理

納米級的超細微粉比表面積巨大, 表面能較高, 因此必須加入合適的分散劑, 以降低表面能, 減緩其團聚的趨勢, 但分散劑的摻量應合理, 才能達到預期的效果。


2. 2. 2 篩選合適的表面處理劑

選擇合適的表面處理劑不僅能在粉粒表面形成一層均勻的單分子薄膜, 對粒子間的各種締合力起到減弱或屏蔽作用, 阻止粒子間的絮凝和團聚, 也能適當減少粉粒的表面能,同時不會與粉粒產生化學作用。


3 納米材料改性外墻乳膠漆的配方設計

涂料的涂膜是以顏料和基料為主構成, 所以其結構和物性主要是由該2 種成分的種類和比例決定。在涂料配方設計中一般是通過測試不同顏料體積濃度( PVC) 下涂料的綜合性能, 而最終確定涂料的配方。一般說來, 在達到臨界PVC 之前, 涂膜物性隨著顏料濃度的變化而連續變化, 但在臨界PVC 以上, 則變成非連續性變化。


在高PVC 下涂膜表面粗糙度增加, 導致表面積塵難以去除, 我們采用PVC 不大于35%的配比, 涂層表面致密光滑堅硬, 又由于納米助劑的加入, 可賦予乳膠漆優良的疏水性和自潔功能。通過各組分選擇的探索試驗及主要組分的優化實驗, 確定了該乳膠漆的基本配方

( 見表1) 。

納米材料改性外墻乳膠漆的研制,采用納米材料對外墻乳膠漆進行改性, 制得的乳膠漆除具有一般外墻涂料的性能外 中國建材網,cnprofit.com

4 生產工藝

4. 1 主要設備

主要生產設備包括: 高速攪拌罐1 臺、砂磨機1 臺、分散器1 套、循環泵1 臺。


4. 2 工藝流程

納米材料改性外墻乳膠漆的生產過程分3 步進行: 一是納米粉體的預處理; 二是顏料漿的制備; 三是配制乳膠漆。其工藝流程如圖1 所示。

納米材料改性外墻乳膠漆的研制,采用納米材料對外墻乳膠漆進行改性, 制得的乳膠漆除具有一般外墻涂料的性能外 中國建材網,cnprofit.com

5 產品性能

按上述配方和工藝生產納米材料改性外墻乳膠漆, 經山東省建筑工程質量監督檢測中心檢測, 其性能優于GB/ T9755- 2001 規定的優等品要求, 并符合企業標準的要求( 表2) 。

納米材料改性外墻乳膠漆的研制,采用納米材料對外墻乳膠漆進行改性, 制得的乳膠漆除具有一般外墻涂料的性能外 中國建材網,cnprofit.com

6 結語

納米材料在乳膠漆中的應用, 大致分為2 種形式: 一種是將納米粉體加入分散劑以預分散, 在乳膠漆研磨階段加入; 另一種是將納米粉體加入分散劑、表面處理劑等進行特別分散制成乳液后, 在調漆時添加。我們經過反復試驗, 發現后一種較為理想。


疏水處理的納米材料加入乳膠漆中, 賦予了涂膜表面較強的憎水性, 流水不被潤濕, 從而提高了建筑物的防水性能和涂膜的耐久性, 同時還具有良好的裝飾性。



納米材料改性外墻乳膠漆的研制


劉衍泉1, 馬俊華1, 劉坤2

( 1. 濟南槐蔭化工總廠, 山東濟南250022;2. 濟南中箭實業有限公司, )


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