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乳膠漆流變性與施工飛濺性初探,初步探討了流變助劑品種和用量及不同的組合對醋丙、苯丙、純丙乳膠漆黏度和抗飛濺性的影響
2019年07月23日    閱讀量:618    新聞來源:中國建材網 cnprofit.com  |  投稿

1 引言

涂料在不同的剪切條件下(生產、貯存、施工)會發生黏度變化,也即具有流變性能。涂料技術的流變控制工藝包括分散、傾倒、泵送、貯存、顏料沉積、施工、流掛、流平等。內外墻乳膠漆在貯存和施工應用過程中受到的剪切速率變化范圍較寬中國建材網cnprofit.com


例如:在貯存、流平、流掛等過程中,受到0.01 ~ 1.00 s-1 的低剪切速率的作用,在研磨分散、涂刷、輥涂時則受到800 ~ 10 000 s-1 的高剪切速率的作用。在如此寬范圍的剪切速率下,假塑性流體的黏度變化是很大的。因為不同的乳膠漆有不同的流變性能要求,要保證其在各個階段處于最佳黏度狀態,以提高乳膠漆的貯存穩定性及避免噴涂或輥涂施工時涂料流掛、飛濺,即提高施工性能。


涂料飛濺性是指涂料施工時,噴槍槍嘴或輥筒與涂料的出口間隙處因剪切產生的涂料顆粒,噴涂時即為霧化,輥涂時則為飛濺;當乳膠漆用輥筒涂刷內外墻面或屋頂時,輥筒向外甩出涂料斑點或滴液———發生飛濺。涂料飛濺既浪費涂料,也會使地面、物體甚至施工人員身上濺滿涂料點。


產生這種現象的原因是涂料的高剪切黏度過低。輥涂時粘輥是指用輥筒連續輥涂墻面時拉輥比較費力,產生這種現象的原因是涂料的低剪切黏度過高。要避免或改善乳膠漆貯存和施工時可能出現的上述問題,在調整涂料黏度時必須考慮矛盾的平衡性,既要足夠低,以便具有較好的流動和流平性,又不能太低,以防發生流掛、飛濺及儲運時發生顏料沉積分水。


低剪切黏度的流變助劑能夠保證貯存穩定性,防止顏料沉降,并有效地控制漆液在立面作業時產生的流掛;提供中高剪切黏度的流變助劑能提高涂料的豐滿度和流平性,而高剪切黏度的流變助劑則幫助流平,防止飛濺以及提高輥、刷涂施工性能。


流變助劑的種類和用量選擇應在確定基本配方的基礎上,根據施工的要求及體系來選定,應認真地試驗,通過幾種剪切黏度的流變助劑來取舍、平衡后達到所需的施工效果。考慮高、中、低剪切黏度互相矛盾的各種因素,以選擇合適的增稠流變劑品種及其最佳用量。


同時選擇乳膠漆增稠流變劑需考慮的因素還包括:經濟性;貯存穩定性;施工流變性符合噴、刷、輥涂要求;對溫度和pH 低敏感性;對漆膜性能無副作用。

本文采用醋丙乳液、純丙乳液、苯丙乳液制備乳膠漆,試驗了纖維素類(HEC)、堿溶脹類丙烯酸(ASE)、締合型堿溶脹類丙烯酸(HASE)、締合型聚氨酯(HEUR)類流變增稠劑對乳膠漆流變性的影響,并著重測試了各種流變增稠劑對涂料施工飛濺性的影響。


2 試驗部分

2.1 主要原料及配方

⑴流變增稠劑品種規格見表1。


乳膠漆流變性與施工飛濺性初探,初步探討了流變助劑品種和用量及不同的組合對醋丙、苯丙、純丙乳膠漆黏度和抗飛濺性的影響 中國建材網,cnprofit.com

⑵涂料基礎配方見表2。

乳膠漆流變性與施工飛濺性初探,初步探討了流變助劑品種和用量及不同的組合對醋丙、苯丙、純丙乳膠漆黏度和抗飛濺性的影響 中國建材網,cnprofit.com


2.2 性能測試儀器及方法

⑴流變性測定:采用NDJ-1 旋轉黏度計測6 r/min和60 r/min 的剪切黏度η6 和η60。

⑵觸變性測定:TI =η6/η60。

⑶貯存穩定性測定:在25 ℃條件下放置3 個月,定期觀測罐內涂料分層、分水情況。

⑷飛濺性測定:在78 cm × 215 cm 的墻面,以正常的施工速度輥涂500 g 涂料,測試鋪在地面的78 cm ×78 cm 的紙接收輥涂飛濺點前后的質量差。


3 結果與討論

3.1 醋丙乳液流變-飛濺性

⑴試驗結果

按前述配方,在每1 000 g 醋丙乳膠漆中加入不同量、不同品種的增稠劑,試驗結果見表3。


乳膠漆流變性與施工飛濺性初探,初步探討了流變助劑品種和用量及不同的組合對醋丙、苯丙、純丙乳膠漆黏度和抗飛濺性的影響 中國建材網,cnprofit.com

⑵討論

試驗結果證明:

●醋酸乙烯類共聚物親水性好,乳液顆粒較大,締合疏水的非離子增稠劑對其表面吸附作用小, 達到一定黏度所需的流變增稠劑量大。

●多數締合型聚氨酯流變劑對抗飛濺性有較大貢獻。其結構中的疏水性單體聚合物鏈段,在水中形成膠束后抑制水分子的遷移,可提高水相黏度。每個增稠劑分子的親水端與水分以氫鍵締合,親油端可以與乳膠、顏料粒子締合形成網狀結構,導致了體系黏度增加,在高剪切速率下具有較高的表觀黏度,有利于提高涂膜的豐滿度和抗飛濺能力;隨著剪切力的消失,其立體網狀結構逐漸恢復,便于涂料的流平和防流掛。

●增稠劑的效果與固體含量或活性分沒有必然聯系,與其結構和活性基團含量有關。

●締合型(HEUR)類增稠劑因具備疏水-親水-疏水結構而具有中高剪切黏度,使體系具有抗飛濺性。但在試驗過程中發現,并不是所有廠家的締合型增稠劑產品都有該項功效。分析其原因,非離子締合型增稠劑疏水基團的種類與數目決定其增稠效率,同為HEUR類增稠劑,其結構中的疏水基團數量不夠,可能導致締合性不足。所以不同的配方和原材料需要在試驗中根據實際需要確定其所需助劑的品種和數量。

●觸變指數與飛濺性有一定關系,較高的觸變指數更容易造成涂料飛濺。觸變指數過大或過小都不利于乳膠漆的貯存性及施工性。根據實際,觸變指數TI 在1.5~3.5 時,抗飛濺性較好,超過3.5 時更易產生飛濺。

●某種被較多使用的ASE 類增稠劑特別容易造成飛濺,而且難以和締合型增稠劑協同調節流變性矛盾。

●在上述數據中,流變性與粘輥性的關系規律性不強,還需要進一步探索。

●用HEC 可減少HEUR 用量,在保證貯存穩定性的同時還可降低成本。

●23 號和24 號配方抗飛濺性、貯存穩定性和粘輥情況均較好。


3.2 純丙、苯丙乳液流變-飛濺性

⑴試驗結果

按前述配方,在每1 000 g 純丙或苯丙乳膠漆中加入不同量、不同品種的增稠劑,試驗結果見表4 和表5。

乳膠漆流變性與施工飛濺性初探,初步探討了流變助劑品種和用量及不同的組合對醋丙、苯丙、純丙乳膠漆黏度和抗飛濺性的影響 中國建材網,cnprofit.com


⑵討論

●純丙、苯丙乳液因其比較疏水、乳膠顆粒細、比表面積較大,締合疏水的非離子增稠劑對疏水性表面吸附作用較強,較少的增稠劑用量即可達到效果。用純丙、苯丙乳液制備的乳膠漆,因增稠劑用量少,在體系中締合點少,對高剪黏度的貢獻小,增稠劑協同不好則易出現飛濺現象。

●為保證中高剪黏度,避免飛濺現象,可減少HEC用量,做到貯存穩定性和飛濺性的平衡。而苯丙乳膠漆可加入纖維素類增稠劑的量更少。

●與醋丙乳液類似,對苯丙、純丙乳液而言,較高的觸變指數(TI 大于3.5)更易造成飛濺。


4 結語

通過上述一系列試驗,利用不同流變劑的不同機理,采用不同品種、用量和不同配合的纖維素類、丙烯酸類、聚氨酯類及其締合型增稠劑,利用涂刷一定面積、在地面收集飛濺點的方法,篩選出對醋丙、苯丙、純丙類乳膠漆貯存穩定性和抗飛濺性有較好作用的流變助劑及其組合。


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