平面水性涂料之乳胶涂料
1 什么是水性涂料?包括哪几种类型?
凡是用水作溶剂或者作分散介质的涂料,都可称为水性涂料。水性涂料包括水溶性涂料、水稀释性涂料、水分散性涂料(乳胶涂料)三种。水溶性涂料是以水溶性树脂为成膜物,以聚乙烯醇及其各种改性物为代表,除此之外还有水溶醇酸树脂、水溶环氧树脂及无机高分子水性树脂等。水稀释性涂料是指后乳化乳液为成膜物配制的涂料,使溶剂型树脂溶在有机溶剂中,然后在乳化剂的帮助下靠强烈的机械搅拌使树脂分散在水中形成乳液,称为后乳化乳液,制成的涂料在施工中可用水来稀释。水分散性涂料主要是指以合成树脂乳液为成膜物配制的涂料。乳液是指在乳化剂存在下,在机械搅拌的过程中,不饱和乙烯基单体在一定温度条件下聚合而成的小粒子团分散在水中组成的分散乳液。将水溶性树脂中加入少许乳液配制的涂料不能称为乳胶涂料。严格来讲水稀释性涂料也不能称为乳胶涂料,但习惯上也将其归类为乳胶涂料。
2 乳胶涂料有哪些优点?
乳胶涂料是以石油化工产品为原料,用水作分散介质,不仅节省了能源,还节约了油脂、有机溶剂,除此之外具有如下许多优点。
(1)不污染环境,安全无毒,无火灾危险 由于以水为分散介质,解决了涂料施工中因有机溶剂、毒性气体带来的环境污染及劳动保护问题,并从根本上杜绝了火灾的危险。
(2)施工方便 乳胶涂料可以刷涂、辊涂、喷涂。施工工具可以用水清洗。
(3)涂膜干燥快 乳胶涂料施工后,水分基本挥发干净即能成膜。1天可以涂刷2道,在适宜的气候条件下,有时可在1天内完成工程的施工。
(4)保光保色性好 用于外墙的乳胶涂料大多采用丙烯酸酯聚合物乳液为基料,具有优良的保光保色性。
(5)透气性好 这是由于乳胶涂料特殊的成膜机理所致。由于这个特点,当涂膜较厚、内外干燥时间相差较大时,可避免涂膜起泡,因而可在新建的建筑物水泥灰泥墙面上涂刷。
3 什么是牛顿型流体及非牛顿型流体?乳胶涂料属哪种类型?
对某些流体来说,应力与应变成正比,当施加外力,甚至很小的外力时,流体就会发生应变或者变形,或者说发生了流动,这种流体称为牛顿型流体。相反,应力与应变不成正比,称为非牛顿型流体,乳胶涂料即属于此种类型。但同是非牛顿型流体,相对于所施加的应力而产生的应变会有所不同。大致
有如下几种情况:
①当施加的力大到一定程度(达到某一屈服值)时才会产生正常流动的,称为塑性流动;
②因应力而变稀的,称为假塑性流动;
③因皮力而变稠的,称为膨胀性流动;
④施加应力即自由流动,应力消失即在一定时间内恢复凝胶状态的称为触变性流动。大多数涂料,包括乳胶涂料在内,属假塑性流动和触变性流动的非牛顿型流体。
4 乳胶涂料的基本组成是什么?各组分在配方中起什么作用?
乳胶涂料的组成比溶剂型涂料要复杂得多,所用原材料高达十余种。但作为基本成分,可以分为基料、颜料和填料、助剂及水四大部分。
(1)基料(展色剂)
①挥发性成分
a.水 乳液聚合物的分散介质。
b.成膜助剂 成膜性的改进、涂膜致密性的改进、涂膜光泽的改进等。
②不挥发性成分
a.聚合物 成膜物质(基料)。
b.增塑剂* 调节聚合物的柔韧性。
c.改性剂* 涂膜致密性及光泽的改进。
(2)颜料、填料
①着色颜料 涂膜的着色。
②体质颜料 也称填料,用于涂装性能的调整、涂膜性能的改进及调整,降低成本。
(3)添加剂(助剂)
①分散剂 颜料的分散及防止再凝聚。
②润湿剂 颜料润湿性的改进。
③消泡剂 制造和涂装时消泡。
④防腐剂 防止储存中发生腐败。
⑤防霉剂 防止涂膜长霉。
⑥增稠剂 调节涂料稠度和涂装作业性。
⑦防冻剂* 改进冻融稳定性。
⑧防锈剂* 防止涂装金属面(如铁钉头)生锈。
注:带有*号的成分根据需要加入。
5 乳胶涂料的原料配对涂料性能有何影响?
乳胶涂料的性能概括起来可分为涂膜性能、施工性能及储存性能。其中各自包含着许多具体内容。如涂膜性能有初期及长期之分:初期性能包括附着性、遮盖力、光泽、耐水、耐碱、耐洗刷等;长期性能包括保光保色性、耐候性等。施工性能有刷涂性、流平性、流挂性等。
乳胶涂料的组成成分与涂料性能有直接关系。
组成乳胶涂料的基料及颜料与基料的配比均与涂料性能有密切的关系。特别是基料中的主要成分乳液与涂膜的全性能有关。
颜料与涂膜性能也有多方面的关系。关系的大小是由颜料与基料的配比所决定的。
颜料有着色颜料与体质颜料。着色颜料主要关系到涂膜性能,它与涂膜的遮盖力、着色均匀性、保色性及耐粉化性有密切关系;体质颜料主要关系到涂料施工性,与涂膜的光泽有较密切的关系。
与上述成分相比,助剂虽然只在较窄的范围内与涂料的性能发生关系,而且用量不大,但只要各种助剂匹配得当,就能显著提高涂料的施工性能及涂膜性能。
6 乳胶涂料的成膜过程与传统的溶剂型涂料相同吗?
乳胶涂料的成膜过程与传统的溶剂型涂料不同。在溶剂型涂料中,聚合物分子被溶剂所包围和增塑,分子之间被溶剂分开,当溶剂挥发后,聚合物分子就展布于底材上形成完整的涂膜。
在乳胶涂料中,聚合物以球形颗粒分散于水中,每个颗粒由不同数量的聚合物贫子所组成。它是一个非均相体系,当水蒸发后球形颗粒必须经过一系列物理化学过程才能形成完整的涂膜。其成膜过程如图3-1所示。
7 乳胶涂料的成膜机理是什么?
关于乳胶涂料的成膜机理文献上报道得较多,目前虽未得到完全一致的结论,但下述看法较为普遍。
聚合物乳液的成膜过程大致可分为颗粒的堆积、颗粒的融结及
颗粒的扩散三个过程。
(1)颗粒的堆积 当展布于底材上的乳胶涂层干燥时,由于水的蒸发,乳胶颗粒相互接近从而达到最紧密堆积或准最密积状态。此时颗粒之间的空隙则由乳化剂(包括保护胶)、水溶性盐以及水分子填充于其间,故此过程称之为颗粒的堆积。
(2)颗粒的融结 当干燥继续进行时,覆盖于颗粒表面的吸附层被破坏,暴露的聚合物颗粒表面之间直接接触,颗粒发生变形和融结而成连续性薄膜。此过程称为融结过程。
(3)颗粒的扩散 在颗粒融结的同时,颗粒之间的空隙或融结颗粒的水溶性物质、成膜助剂等将使聚合物溶解或向聚合物扩散,聚合物表面的链端分子也相互渗透或扩散,从而便薄膜进一步均匀化。此过程称为颗粒的扩散过程。
因此,聚合物乳液成膜的推动力有聚合物颗粒一水之间的表面张力Fs、聚合物颗粒之间的毛细管压力Fc、聚合物颗粒之间的范德华力Fv、聚合物链端的扩散力Ff。阻碍聚合物乳液成膜的阻力有水合层阻力FG及双电层排斥力Fe。只有当Fs+Fc+Ff+Fv>FG+Fe时,聚合物颗粒发生变形、融结才能形成连续涂膜。
对乳胶涂料成膜机理的了解,不仅在理论上而且在生产实践中都具有很大的意义。
8 什么是乳胶涂料的颜/基比?
在乳胶涂料中,基料与颜料是重要的组成部分,在颜料和基料已经确定的情况下,涂膜的结构和物理性能基本上取决于二者之比。
所谓颜/基比是指颜料分(即颜料和填料)的质量分数对固体基料(树脂,不挥发分)质量分数的比值,通常用P/B来表示。
选择恰当的P/B,对确定涂料的原始配方是非常重要的。
9 颜/基比在设计涂料配方时起什么作用?
颜/基比( P/B)是设计涂料配方时的重要参数之一。
在研究涂料中颜料和基料间的质量关系时,只需简单的数字运算,在配方的最初设计阶段是非常实用的。
在实际应用中,按涂料的P/B来进行内用乳胶涂料、外用乳胶涂料的分类是可行的。通常外用型的P/B为(~):,较为适宜的是:。而内用乳胶涂料P/B在(~):范围内。如为有光乳胶徐料,特别是高光乳胶涂料P/B往往要小于1.0。
通过P/B可以大概推知涂料的某些性能。P/B高的配方,其性能不适于户外使用,因为外墙涂料要求有良好的耐久性及耐候性,而较少的基料不能在大量颜料、填料粒子周围形成连续涂膜。运用P/B的概念,可以初步设计出各种类型乳胶涂料的配方。
10 什么是颜料体积浓度?
在进行乳胶涂料配方设计时,往往是以质量分数表示。然而构成乳胶涂料的树脂、颜料和填料及其他固体添加剂,它们的密度差异很大,因此它们在整个涂膜中的体积分数显著不同。而在确定涂料干膜性能时,体积分数比质量分数更为重要。特别是对不同配方的涂料进行性能比较试验时,其体积分数的重要性更为突出。
颜料体积浓度是涂膜中颜料和填料的体积在涂膜总体积中所占
的比例(%),以PVC来表示:
表3-1给出乳胶涂料常用的几种颜料、填料的密度。
11 什么是临界颜料体积浓度?
临界颜料体积浓度是指基料聚合物正好覆盖颜料粒子表面井充满颜料粒子堆积空间时的颜料体积浓度,通常用CPVC (criticalpigment volume concentration) 表示。
式中 Vp—颜料体积’
Vab—被颜料粒子表面吸附的基料聚合物的体积;
Vvb—充满吸附了基料聚合物的颜料的粒子间空隙的聚合物体积。
12 颜料体积浓度、临界颜料体积浓度再设计涂料配方时起什么作用?
在对具有不同组成的涂料进行对比试验时,只用颜/基比( P/B)很难说明问题。通过颜料体积浓度(PVC)对试验数据的解释更为科学。因为涂料的许多物理性能与其组成变化有-非常明确的对应关系。
在低PVC配制涂料时,颜料粒子分散在基料聚合物的连续相里,形成所谓“海-岛’’结构。但随着颜料的增加,PVC超过某-极限值时,基料聚合物就不能将颜料粒子间的空隙完全充满,这些未被填充的空隙就潜藏在涂膜中,因而以该PVC的极限值为界限,涂膜的物理性质开始急剧下降。所以,高性能涂料或外用涂料配方的PVC -般不应超过CPVC,否则涂膜许多物性将受到不利影响。反之,-般性能或内用涂料配方的PVC可超过临界颜料体积浓度( CPVC)。外用涂料的PVC-般为30%~55%,内用涂料的PVC可更大些,-般为45%~70%。为了节省资源和降低成本,高PVC乳胶涂料的研究已成为发展建筑涂料的重要内容之-,故应引起对高PVC涂料的乳液产品的注意。
了解P/B、PVC的概念并在实践中灵活运用,对设计出科学,合理的乳胶涂料配方是至关重要的。
13 乳液聚合物的硬度对涂膜性能有什么影响?
一般来说,聚合物乳液是共聚体,以能形成刚性聚合物的单体(硬单体)和形成柔韧聚合物的单体(软单体)搭配在-起共聚而得。乳胶涂料中使用的典型硬单体、软单体如下。
①硬单体 如苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、氯乙烯、丙烯腈、乙酸乙烯等。
②软单体 如丙烯酸高级烷基酯、顺丁烯二酸和反丁烯二酸的高级烷基酯、高级乙烯基酯、乙烯、丁二烯等。
柔性乳液聚合物对于成膜性、初期光泽和伸长性等涂膜性能有利,但单体的选择、考虑的方面很多,例如粘结力、颜料结合力、保色性和耐候性等不仅仅是由硬度-个方面支配,故单体的选择必须综合考虑。
硬性乳液聚合物对涂膜的耐污染性、耐划伤性和保光性有利,但涂膜的耐洗刷性和经济性也是选择单体时要同时考虑的。
要选择适当硬度的乳液聚合物来保证最终涂膜的耐碱性、耐水性及各种性能。
14 不同聚合物的光化学反应对涂膜有什么影响?
乳胶涂料的基料聚合物大都为共聚物乳液,构成共聚物的每-种单体制成聚合物后,都会发生光化学反应。其共同的反应是主链断裂和分子间交联,但发生反应的速率各有不同。分子间交联能增加拉伸强度和弹性模量,而使伸长率降低。另-方面,主链断裂会降低涂膜强度,增加柔韧性,最终将会从涂膜表层消失而导致粉化。
聚合物主链中含有双键(丁二烯或其衍生物)、芳香族侧链(苯乙烯)或卤素侧链(氯乙烯或偏二氯乙烯)的聚合物,在曝晒期间受氧和紫外线的影响,易发生氧化反应、脱氯化氢反应和光化学反应等。绪果在聚合物链中形成发色基团,使涂膜变黄。因此在生产外用乳胶涂料选择聚合物乳液的品种时,应慎重考虑。
15 聚合物类型对乳胶涂膜光泽有哪些影响?
不同品种的乳胶涂料选用的聚合物乳液不同,以适应条件各异的装饰要求。乳液聚合物的折射率对涂料光泽有较大影响,聚合物的折射率越高,涂膜光泽也越高。例如聚甲基丙烯酸正丁酯的折射率为1. 507,而聚乙酸乙烯酯的折射率为,后者不易制成有光涂膜。
乳液粒径及其分布对涂膜光泽也有较大影响。细粒径的乳液聚合物所形成的涂膜有较好的光泽,但流动性欠佳;而粗粒径的乳液光泽虽低,但流动性好。为了获得光泽高且流动性又好的乳胶涂料,最好选用粒径细但粒度分布较宽的乳液。
16 乳液在使用中应注意什么问题?
乳液是乳胶涂料的基料,在热力学上处于准稳定状态,很多外界因素都可能引起稳定体系的破坏。因此在使用乳液配制涂料时应注意以下几方面的影响因素。
(1)存放期 聚合物的使用期限因不同体系而异,-般来讲至少为半年。乳液在较长期放置过程中,由于本身的分解而变质,会使乳液的分散状态和胶体性质发生变化。另外,乳液颗粒表面上吸附的表面活性剂在存放过程中会渗透到聚合物颗粒内部而产生增溶作用,因此表面活性剂在颗粒表面上的吸附浓度降低,从而降低乳液稳定性。再加上乳液颗粒之间由于布朗运动而产生的碰撞,都有可能导致乳液凝聚而破乳。因此在使用中要注意乳液的存放期。超过存放期使用时,要先进行小试,根据试验结果决定能否使用。
(2)电解质影响 在聚合物乳液中,加入电解质(如Na+、Ca2+筹离子的盐类)能中和乳胶粒子表面上的界面电荷,从而降低表面电位,扩散双电层压缩,结果使粒子很容易凝聚在-起。电解质离子越多,影响越大,要注意避免混入此类物质。
(3)气候影响 乳液在存放及运输过程中,均应注意保温防冻,冬天不宜放在室外,夏季也应避免曝晒。乳液中的水在0℃以下会结冰,体积膨胀,冰晶会使聚合物粒子受到巨大的压力,从而促使粒子间彼此融合,导致破乳。-般温度越低、冻结越深,破坏速度越快。乳液的存放温度最好在5~30℃。
17 对涂料用乳液的玻璃化转变温度及最低成膜温度有何要求?
用热塑性合成树脂乳液制成的乳胶涂料,对其涂膜性能要求和施工性能要求往往是矛盾的。硬度高的涂膜-般抗污性好,但这些涂膜所用的聚合物的玻璃化转变温度( Tg)高,乳液的最低成膜温度( MFT)也相应地提高,气温稍低即不能施工。当乳液MFT低时,低温下虽易施工,但聚合物的Tg也低,涂膜变软,易于沾污。因此作为涂料用乳液,要求聚合物有高的Tg值和低的MFT。这是因为前者有利于提高涂膜的硬度和回黏性;后者有利于较长的施工期限,两者之间的矛盾是明显的。为了克服这-矛盾,在设计乳液配方时,应选择Tg值较高而又有足够极性的共聚物组成,因为聚合物的极性对乳液聚合物的MFT有很大影响,极性大时,其MFT往往比Tg低。再配之以其他措施,如乳化剂种类和用量的选择搭配、细致地选择成膜助剂,是有可能用较高Tg的聚合物乳液制备具有适宜MFT的乳胶涂料的。
18 成膜助剂在乳胶涂料中有什么作用?应如何选择?
由于乳胶涂料的特殊成膜机理,涂膜是通过粒子的堆积、融结及扩散而形成的。因此乳胶涂料成膜充分与否,将直接影响涂膜性能。如果成膜不充分,将会引起对基材的附着力下降,涂膜龟裂,涂膜的光泽、耐水性、耐久性均下降等弊病。如呆乳液聚合物的单体选用适量软单体,则可以克服上述缺点,但涂膜过于柔软,又会带来易污染及易划伤等弊病。
乳胶涂料中常用的乳液大多为热塑性的,其聚合物的Tg大都在10~25℃之间,这不能满足建筑涂料施工季节的需要。为了克服上述缺点,-般要求乳液能在5~10℃环境下成膜。为使乳胶涂料既能在较低气温下融结成膜,而又不使涂膜过于柔软,需要加入-种成膜助剂,在成膜时起增塑剂作用,帮助成膜,成膜后逐渐挥发,使涂膜的力学性能和硬度恢复到原来水平。
作为成膜助剂可以选用中沸点至高沸点的溶剂,如醇醚、醇酯、二醇类等。
由于乳液聚合物的种类不同,故必须根据添加效果及成本选用成膜助剂,除此之外还必须考虑其环保性能,因为有些品种对人体健康不利。在实际应用中,往往搭配使用两种或多种成膜助剂。
19 选用成膜助剂时应符合哪些要求?
成膜助剂品种很多,选用适合各类乳液的成膜助剂时应注意符合下列要求:
①成膜助剂应能明显地降低乳液聚合物的MFT,并与聚合物之间有很好的相容性,有助于光泽的提高;
②成膜助剂应具有中沸点至高沸点,并应有-定的挥发速率,其挥发速率至少应低于水,这样在成膜前成膜助剂能保留在乳胶涂料中,在成膜后逐渐挥发掉;
③成膜助剂应微溶于水或具有-定的水溶性,易为乳液粒子所吸附并能很好地聚结;
④成膜助剂应对人体健康无不利影响,最好使用环保型的品种。
20 如何正确使用成膜助剂?为什么有时候会出现在絮凝现象?
使用成膜助剂时,首先应注意与乳液的配伍性。苯丙乳液、纯丙乳液、硅丙乳液所用成膜助剂不完全相同,乳液生产厂家-般都有相应的配套助剂。如果生产厂未有配套助剂,则必须通过试验来确定相应的助剂品种。
成膜助剂的用量对使用效果也是很重要的,用于外墙涂料的苯丙乳液成膜助剂用量通常为8%~1 0%(指对乳液的总量)。根据气温的变化可进行适当调整,如在夏季温度高时,可酌情少加,但不可不加。在冬季温度低时,特别是在接近初冬不宜施工的季节施工,要提高成膜助剂用量才能保证涂膜的形成。但应注意的是,成膜助剂用量并非越大越好,用量过大时,造成水相和溶剂相互不混溶的体系,便会产生絮凝。反而会使成膜性下降,易产生涂膜龟裂、发乌等弊病。
成膜助剂的加入方式应特别引起注意,不要-次性将成膜助剂全部加入,这样会造成成膜助剂浓度过高产生絮凝。-般是在配制基料时加入,在加入时应避免加入高浓度的成膜助剂,而是应在搅拌条件下缓慢加入乳液中。在加入之前乳液必须中和至pH值在以上,否则易产生凝聚物。成膜助剂加完后,应继续搅拌-段时间,使之均匀分散。
总之,正确地使用成膜助剂,才能保证乳胶涂料的质量。
21 常用于乳胶涂料中的Texanol助剂有什么特点?
Texanol是广泛用于乳胶涂料中的-种醇酯成膜助剂,其学名为2,2,4-甲基-1,3-戊二醇单异丁酸酯,简称22413异丁酯或醇酯-12,其分子结构为:
作为成膜助剂,Texanol有如下优点。
(1)高效 与大多数其他成膜助剂相比,它有较高的效率,因而用量少。
(2)多功能 与乳胶体系有校宽的适用范围,只用-种产品即能满足使用多种成膜助剂的需要。
(3)低的冻结点 易于低温运输及储存,冻点为-50℃。
(4)改善涂膜性能 当用于乳胶涂料中时,有助于改善涂膜性能,如成膜性、耐候性、展色性、耐擦洗性等均有较大的提高。
(5)环保型 对人体健康无不利影响。
Texanol的用量通常为乳液固体含量的3%~10%,由于其在水中不溶解,因而宜采用预混合或预乳化的方法添加。
22 什么是“触变性”?乳液涂料的触变性是如何产生的?
“触变性”-词来源于两个希腊字,其字面上的含义为“-触即变”。也就是说由于搅拌或摇动,其黏度即降低的流动性质叫触变性。
乳胶涂料-般呈触变性流动。当受到外界剪切力时,涂料的稠度降低,而流动性增加。这种触变性通常是由于某些呈松散结合的结构破坏所致,而这种结构是在静置时(如储存期间)产生,在应力作用下拆散。往往有意识地使涂料体系产生触变结构,在体系中加入增稠剂,通常会使乳胶涂料具有触变性,这种性能是十分重要的。在高剪切速率下(施工时),黏度低有利于涂料流动,便于施工,减少刷痕;在低剪切速率下(施工前或施工后)黏度高,则可防止沉降或流挂。
加入增稠剂后使乳胶涂料产生的触变性流动,可归因于其内部形成的立体网状结构,作为分散粒子的乳胶粒子和颜料粒子以及增稠剂是立体网状结构的构成因素。
增稠剂分子同时交联吸附于两个以上的分散粒子之间,从而形成立体网状结构。但这种交联吸附结构不是固定不变的,增稠剂分子不断地重复着吸附和解吸附两种过程。这种内部结构的空隙很多,很不牢固,因此当施加外力时极易破坏,使流动性增加。总之,产生触变性流动的根本原因就在于分散液内部由分散粒子形成的立体网状结构受到了破坏。但当这种分散波静置-段时间后,被破坏的内部结构多数是可以复原的,复原速度因粒子间引力的本质和大小、粒子种类、粒度和粒度分布以及浓度的不同而异。因此,乳胶涂料触变性大小是不能-概而论的。-般来讲,分散液的浓度越高,粒子间引力越大,复原速度越快。此外,被破坏的内部结构有的可以完全复原,有的只能部分复原,导致最终触变程度的不同。
23 控制乳胶涂料黏度的主要方法是什么?
乳胶涂料中所用基料乳液是合成树脂在水中的分散体系。其黏度机理与树脂溶液不同。溶剂型涂料的黏度取决于合成树脂的分子量,随着分子量的增大,其黏度也愈大。而合成树脂乳液的黏度与分子量无关,主要取决于分散介质水相的黏度。
合成树脂乳液涂料的黏度与许多因素有关,如乳液的粒径及其分布、乳液的pH值、乳液颗粒的堆积密度,乳胶涂料中其他组成(如水、颜料、助剂等)对乳液黏度均有不同程度的影响。控制乳胶涂料黏度的主要方法是采用增稠剂提高水相黏度,从而使整个分散体系的黏度增大。但它不单纯是增加水相黏度,水溶性高分子化合物分散在固体粒子上的吸附,使微粒间形成凝胶结构,而使稠度明显增加,并具触变特性。
24 乳液涂料中为什么要加入增稠剂?
乳胶涂料以水作为分散介质,黏度通常都较低,涂料在储存中颜料易发生沉降,在立面墙壁上施工还会发生流挂现象。为了使涂料具有适当的黏度以改善乳胶涂料的施工性能、流平性能及储存稳定性,常需要加入-定量的增稠剂,-般可达到如下效果。
①防止涂料在储存期间颜料沉降而导致的沉淀、结块,改善涂料的“开罐效果”。
②防止涂装时发生流挂。
③改进刷涂施工性。
④增加膜厚,提高丰满性。
⑤防止向多孔底材渗透。
因此,增稠剂在乳胶涂料中具有重耍作用。
25 在乳胶涂料体系中如何确定增稠剂品种及用量?为什么加量越少越好?
乳胶涂料中使用增稠剂的目的是使其具有合乎增稠及施工所要求的黏度,即流动性。前者可以保持罐装涂料的开罐效果,开桶后没有沉淀,上下均匀-致;后者可以保证施工容易且省力,施工后所得湿膜在-定时间内保持良好的流动性,使涂膜能够流平,在-定时间内达到不能流动的状态,使涂膜得以保持所要求的厚度而不产生流挂。所有这些,都与增稠剂的品种及数量的选择有关,因而要了解应力对黏度的影响,即要了解在配方中使用某种增稠剂后,在使用不同施工方法的不同阶段,在所受到应力下的流动表现。因此在选择增稠剂时,要考虑乳胶涂料在施工中会受到的不同剪切力下的黏度,包括对高剪切黏度(ICI黏度)、中剪切黏度(斯托默黏度)、低剪切黏度(旋转黏度)进行测量,并在这些数据的指导下来确定增稠剂的品种和用量。
26 如何通过黏度的控制来调节乳胶涂料的流变性?
在调整流变性时至少有三个值是很重要的,STORMER(斯托默)黏度、高剪切黏度(ICI黏度)及屈服值。
①STORMER黏度代表中剪切黏度。在涂料的运输振荡、现场调色及漆刷蘸漆中均为中等剪切速率,-般控制在75~l00KU①,STORMER黏度主要由流变改性剂控制。
②高剪切黏度(ICI)及涂刷黏度-般不能太低,否则涂刷手感、丰满度差,通常控制在0. 2~0. 3Pa.s(2~3P)。乳液、颜料和填料、水量及流变改性剂用量对高剪切黏度影响最大。
③屈服值是使涂料发生流动的应力值,-般应高于lPa(l0dyn/cm2),以保证良好的储存稳定性,在涂刷后应低于0. 25Pa(2. 5dyn/cm2),以保证良好的流平性。在流平后屈服值应迅速恢复至0. 5Pa (5dyn/ cm2)以上,这样可保证不发生流挂。
①STORMER黏度单位KU (krebs units),以STORMER旋转黏度计转100转所需时间(s)与在27~30s内转100转所需负荷(g)之间的关系表示。
27 理想的乳胶涂料用增稠剂应具备哪些性能?
乳胶涂料用增稠剂必须与乳液高分子化合物的相容性好,否则会使涂膜有微量的网纹,并会产生不可逆的微粒聚集,使黏度下降,粒度变粗。不同离子型的增稠剂会改变乳液的电荷,如阳离子增稠剂会对阴离子乳化剂产生不可逆的破乳作用而使涂料变质。
理想的乳胶涂料用增稠剂应具备如下性能:
①用量低而增稠性好;
②储存稳定性好,不会因酶的作用而降低黏度,不会因温度及pH的变化而使其黏度下降;
③保水性好,无明显的起泡现象;
④对涂膜性能(如耐擦洗性、光泽、遮盖力及耐水性等)无副作用,或对其某些性能的提高有促进作用;
⑤不会使颜料絮凝;
⑥控制涂料的流变性,提高涂料的施工性能。
28 增稠剂有哪几种类型?
增稠剂品种很多,主要分为有机和无机两类。前者主要用于薄质涂料,后者主要用于厚质涂料。
有机增稠剂可分为水溶性聚合物、纤维素衍生物以及乳液型增
稠剂3类。主要品种如下。
(1)水溶性聚合物 如聚乙烯醇、聚(甲基)丙烯酸钠、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酸等。
(2)纤维素衍生物 如甲基纤维素(methylcellulose,MC)、羟乙基纤维素( hydroxyethyl cellulose,HEC)、羟丙基甲基纤维素( hydroxypropyl methyl cellulose,HPMC),乙基羟乙基纤维素(ethyl hydroxyethyl cellulose, EHEC)等。
(3)乳液型增稠剂 大多为丙烯酸聚合物乳液,其特点是这类增稠剂本身黏度低,增稠能力强,稳定性好,不易长霉。
在以上类型中,使用较多的是HEC及乳液型增稠剂。
无机增稠剂主要是膨润土、高岭土等体质颜料。
无机增稠剂的增稠效果是由于形成立体网状结构而产生的,但流平性不好,不利于涂膜流平,-般在薄质乳胶涂料中使用较少,
多用于厚质涂料及腻子产品中。
29 乳胶型增稠剂的增稠机理是什么?
乳液型增稠剂通常是以丙烯酸(酯)和甲基丙烯酸(酯)为主要成分,是-类高效增稠剂。其增稠机理为加碱增稠,即长链卷曲状线型结构的丙烯酸共聚物乳液,其高分子链上带有相当数量的羧基,当加碱中和时,这些羧基转化成盐,在成盐状态下,由于相邻羧基间负电荷的静电斥力,使聚合物大大伸长,从而使体系黏度大大增加。增稠机理示意如图3-2。
30 什么叫缔结型(协合型)增稠剂?
缔结型增稠剂属于新-代合成增稠剂,其大分子主链上不仅有可离子化的羧基,还有憎水基长支链,它们像表面活性剂那样能在水中形成胶束,并且与颜料和乳胶粒搭结成三维网络,从而大大提高了连续相的黏度,憎水支链的这种特点称为“协合作用”。增稠剂的协合型结构,使其在性能和经济上优于改性纤维素和乳化增稠剂,比-般的合成增稠剂具有更多的优点。该种增稠剂自身黏度低,可作为乳液直接加入,配制的增稠浆具有优良的稳定性和流变性,特别适用于建筑厚涂料的增稠。如与其他的乳液型增稠剂匹配便用,可提高涂膜的耐擦洗性及流平等施工性能。
缔结(协合)型增稠剂是碱活化增稠,当用自来水将其稀释成2%固体浓度的水溶液时,加氨水将pH值调至7~11,体系黏度可增高到500~2000Pa.s,为了使涂膜具有较好的耐水性,最好用氨水中和。
该种增稠剂的使用方法大都要先用水稀释,使增稠剂体积增加数倍,在充分搅拌条件下,缓缓加入到体系中,然后再加入氨水调整pH值。加水稀释使增稠剂体积增加的倍数要根据被中和体系的pH值及敏感度来确定。
31 在乳胶涂料中用羟乙基纤维素作增稠剂有哪些优点?
羟乙基纤维素(HEC)是纤维素的羟乙基醚。产品为白色粉末,因制造方法及生产厂的不同而有各种规格及牌号。近年来又有新的发展,如防酶型、缔合型等不同类型的羟乙基纤维素产品已问世。
HEC是乳胶涂料中常用的增稠剂,具有如下优点。
(1)通用性强 HEC为非离子型,可在很宽的pH范围(2~12)内使用。与-般乳胶涂料中的组分(如颜料、助剂、可溶性盐及电解质)都可混用,而不会出现异常现象。
(2)施工性好 用HEC增稠的涂料具有假塑性,因而可用刷涂、辊涂、喷涂等施工方法,具有省力、不易滴落及不易流挂、飞溅少等优点,流平性也较好。
(3)对涂膜无不良影响 囚HEC水溶液无明显的水表面张力特性,在生产及施工时不易起泡,产生火山穴及针孔的倾向较少。
(4)良好的展色性 HEC对大多数着色剂及黏结料具有极好的混溶性,使配制的乳胶涂料有良好的颜色-致性及稳定性。
(5)储存稳定性好 在涂料的储存过程中,能保持颜料的分散性和悬浮性,无浮色、发花的弊病,在涂料表面水层较少,储存温度变化时,其黏度仍较稳定。
乳胶涂料中常用HEC与其他类型增稠剂匹配使用以获得最佳综合性能。
32 纤维素类增稠剂为什么会产生黏度下降现象?
纤维素类增稠剂的分子都是由失水葡萄糖单元的分子链组成,每个葡萄糖单元含有3个羟基,当在-定条件下羟基被甲基、羟乙基、羟丙基等基团所取代时,生成各类不同的纤维素品种。它们都会为相应的酶催化水解,即使有抗酶型纤维素,同样也受酶作用,只不过速度较慢而已。在乳胶涂料中酶降解会导致黏度明显下降,最终可降至未加增稠剂的乳胶黏度。
酶降解是存在于作业环境及储存环境中的霉菌和细菌作用所致,因为乳胶涂料的设备、原料、包装桶(回收塑料桶)等都是微生物的污染源,在使用过程中也可能会被细菌污染。酶是由生物分泌的生物催化剂,防霉防腐剂能抑制微生物的生长,但不能阻止酶的作用。因此在制造乳胶涂料中,使用纤维素类增稠剂-定要尽量减少污染的可能及使用必要的防腐防霉剂。
33 如何使用羟乙基纤维素?在生产过程中何时加入最适宜?
羟乙基纤维素(HEC)在溶解过程中易结块及团聚,因而其完全溶解所需时间取决于溶解时的结块、团聚程度。为防止溶解时的结块,对HEC可进行表面处理。通常是在生产厂将HEC微粒用醛处理,使其表面形成不溶于水的半缩醛加成物,待半缩醛水解后才能溶于水,在这种暂时不溶于水状态所维持的时间(4~20min)里,能使HEC彻底分散,使其最后溶解时基本透明。
在配制-般类型HEC溶液时,应将HEC缓慢地加入到适宜搅拌的水中,不要倾倒或铲人,以免结块。加入后应连续搅拌直至透明。加入氨水可加速溶解。
HEC可在乳胶涂料生产的不同阶段加入,加入方法因品种类型及操作工艺不同而异。有以下几种加入方式:在制浆初始阶段,边搅拌边直接向水中缓慢加入HEC,待充分溶解后再分别加入其他助剂,有利于颜料的分散、提高研磨效率。在制备涂料阶段再加入其他增稠剂。另-种方式是配成%~%的HEC溶液备用,在制备涂料的最后过程中加入以调节黏度。这种后增稠的方法具有较大的灵活性。
34 乳胶涂料中分散剂和润湿剂起什么作用?
在制造乳胶涂料的过程中,颜料必须用水很好地润湿和分散,才能回复到初级粒子的细度,达到最佳的分散状态,才具有最佳的遮盖力和着色力,同时赋予涂料应有的稳定性及光泽。
在乳胶涂料中,细小颜料、填料颗粒间有很大的内聚吸引力,因而具有强大的凝集成大颗粒的倾向。而乳胶涂料又是以水为分散介质,水分子间内聚能密度更大,更能加剧这种倾向。为了克服这种倾向,在乳胶涂料制造中都要借助润湿剂和分散剂的作用才能使颜料被润湿和分散。
润湿剂的作用是降低颜料和水界面间的表面张力,使之易于润湿。
分散剂的作用是:①将颜料粒度降低到初级状态;②暴露的颜料表面被润湿;③颜料初级粒子在液相中呈稳定状态。
分散剂是-种表面活性剂,它的作用常常以其对颜料、填料的润湿、分散(研磨后达到的细度)和稳定作用来评价。良好的润湿作用有利于颜料浆的研磨。-般的分散剂都有-定的润湿作用,但单独靠它来润湿,效果往往不好,因而常借助于润湿剂配合使用。
分散作用是通过对颜料浆的研磨或超细颜料、填料的高速分散而达到的,颜料粒子研磨越细,时间越短,则分散效果越好。分散剂的稳定作用十分重要,稳定作用好的分散剂所制得的涂料也具有好的稳定性。
35 分散剂有哪几种类型?
分散剂品种较多,有无机类、有机类及高分子类。
(1)无机类分散剂 有聚磷酸盐,如焦磷酸钠、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠等。
(2)有机类分散剂 有阴离子型、阳离子型及非离子型。如烷基芳基磷酸盐、烷基苯磺酸盐、二烷基磺基琥珀酸盐等,为阴离子型。三甲基硬脂酰胺氯化物等为阳离子型。聚氧乙烯烷基酚基醚、山梨糖醇烷基化物等为非离子型。
(3)高分子类分散剂 有聚羧酸盐、聚(甲基)丙烯酸衍生物、顺丁烯二酸酐共聚物等。高分子类分散剂有以下4种。
①聚丙烯酸盐 对无机颜料分散性好、储存稳定性好、润湿性优良、低发泡性、展色性优良、用量少、高效。
②聚甲基丙烯酸盐 对无机颜料分散性能良好、储存性好。
③顺丁烯二酸酐共聚物(二异丁烯-JI顷酐,苯乙烯-JI顷酐) 对无机颜料分散性优良,展色性较聚丙烯酸盐差,对有光涂料有失光作用。
④丙烯酸共聚物分散树脂 对有机颜料分散性良好、储存稳定性好、展色性好、有助于光泽的提高。
在以上三大类分散剂中,以高分子类分散剂的分散效果最好。在乳胶涂料配方中,往往采用复合分散剂。
36 分散剂的作用机理是什么?
在乳胶涂料中,分散剂是被吸附在颜料、填料表面上的,使粒子间产生离子电荷、物理屏蔽、氢键、偶极作用,从而防止了颜料、填料粒子之间产生聚集和絮凝。
(1)离子电荷 分散剂多为离子化电解质,其阴离子部分优先吸附在颜料表面,这样在颜料-液体界面间形成-负电层;在液相中,此负电位又吸引-带正电的离子云(即正离子区),从而形成双电层。此双电层有效地使颜料粒子相互排斥,在很大程度上支配了胶体体系的稳定性。
(2)物理屏蔽(保护胶) 它是通过分散剂分子本身的大小起作用。合成树脂分散剂的分子较大,它被吸附在颜料粒子上,使颜料粒子间产生物理障碍或缓冲层,形成空间位阻而阻止了粒子的相互接触,从而起到保护胶的作用。
(3)氢键 由于分散剂分子具有带正电和带负电的电端,因而它可以使邻近的水分产生特殊的定向排列,从而形成-个弱的但很重要的键——氢键,在颜料粒子附近建立起-个附加缓冲层。这可使体系黏度上升,有助于颜料分散体的稳定。
(4)偶极作用 在电场作用下,不解离的偶极分子内部的正/负电中心发生偏移,从而产生偶极分子。偶极分子的-端沿着颜料表面排列;另-端伸向液相排斥另-些颜料粒子,即起到分散保护作用。
37 如何合理选择分散剂?
任何-种分散剂,不可能对所有的颜料、填料都具有良好的分散性能。而它对颜料及基料有很高的选择性。因而选择分散剂是-项细致的工作。
每-种分散剂各有其HLB值(亲水亲油平衡值)。-般地讲,多数无机氧化物、硫酸盐、碳酸盐所要求的分散剂,其HLB值在13~20。而酞菁系颜料、汉沙黄等有机颜料,其HLB值以14左右为宜,炭黑、甲苯胺红等则要求其HI。B值为10~13。HLB体系可应用于颜料分散选用表面活性剂。
在乳胶涂料中,-般使用两种以上分散剂,大多为无机分散剂与有机高分子分散剂匹配使用,分散效果较为理想。因为低分子量的有机分散剂和无机分散剂虽有较好的分散或润湿效果,但由于它们的分于量低,在涂膜中降低了涂膜的耐水性和耐擦洗性。磷酸盐分散剂在碱性介质中易被水解使之失去分散能力,并可能在成膜过程中产生盐析,使颜料粒子在成膜前絮凝、着色力下降、涂膜发花。使用分子量较大的有机高分子分散剂,不仅不会带来小分子分散剂所带来的弊病,还有助于光泽的提高。
分散剂的常用量为颜料量的%~%。应注意的是,在计算用量时要注意对分散剂的固体含量进行折算后,才是实际的用量。
38 什么是分散剂需要量?如何确定?
不同的分散剂对不同颜料的分散作用都有差异,分散剂对各种颜料的分散效率要通过大量试验来确定。需要多少分散剂才可产生初期的分散效应并保持良好的分散,不同颜料的用量差异很大。由于最终的配方中有时还要加入其他组分(这些组分有可能使分散状态受到破坏),为此需要添加更多的分散剂以保持颜料处于分散状态,多添加的数量对各种颜料也有差异。在考虑这些不利影响下,为了保持颜料处于分散状态所需的分散剂用量称为颜料的分散剂需要量。
测定颜料的分散剂需要量的方法是浓度-聚集度法。具体操作是:将50g特定的待试颜料(或数种颜料)与足够的水混合使之成润湿的硬浆状物。小批量加入10%分散剂的水溶液并搅拌,直至混合物达到流态,此时轻微摇动,表面的皱纹即行消失。此时将约1ml的流态混合物倒在表面皿上,加入2~3滴6%的离子型增稠剂溶液(如聚丙烯酸钠盐)。如果分散剂不足,则产生絮凝,甚至凝胶。因为离子型增稠剂使离子浓度增加,而且长的增稠剂分子使颜料粒子间连接形成搭桥效应。如果发生这种絮凝的现象。便重复此试验方法,继续增加分散剂用量直至表面上看不到絮凝的现象。达到颜料的分散剂需要量时,颜料粒子上的全部或大部吸附点应均为分散剂分予所占有,增稠剂分子没有多少机会吸附于颜料粒子之上,从而达到理想的分散状态。
分散剂的用量不宜过多,在P/B确定的情况下,分散剂有-个最佳用量点,到这点时,分散系统的黏度会发生明显的突降,分散剂的用量不要超过此点。当分散剂加量过多时,涂料的黏度会有大幅度变化,而且也会产生失光、成胶、附着力下降及耐水性降低等弊病。
39 在乳胶涂料制备过程中如何使颜料、填料得到良好的分散?
为了使颜料、填料得到很好的分散,并在涂料中保持稳定的分散状态,有两点非常重要:-是根据颜料、填料的特性,选择合适的润湿分散剂;二是采用有效的分散、研磨设备,对颜料、填料进行分散。分散过程的加料顺序应为:
①首先将润湿剂、分散剂等助剂溶解在水中,搅拌均匀;
②在低速搅拌下加入颜料、填料,先加入难分散的颜料,再加入各种填料,加完后高速搅拌,通常搅拌30~40min即可,检测细度;
③如细度仍不合格,需用砂磨机研磨,研磨是对分散的补充,目的并不是将粗颗粒磨成细颗粒,而是对大量的初级粒子聚集在-起形成的难以分散的粒子团施加高剪切力使之分开;
④如采用超细颜料、填料,较好分散,可不必进行研磨。
40 在乳胶涂料的制浆过程中,高分散是否搅拌时间越长越好?
乳胶涂料的制浆过程是通过高速搅拌来完成的,如果配方合理,搅拌时间不会超过1h即可达到细度要求。在制浆过程中首先要加入助剂,搅拌均匀之后,由于加入大量的粉状颜料、填料,颜料浆的黏度较大。在进行高速分散时,温度有可能上升,如搅拌时间过长(有的甚至长达几个小时)会造成温度过高,给体系带来不良影响,甚至适得其反,造成返粗等现象。另外,当颜料分散到-定细度后,再延长分散时间是没有怍用的。因此应随时检查细度,细度合格后即可停止分散。
41 乳胶涂料中为什么要使用消泡剂?其消泡机理是什么?
在乳胶涂料的制备过程中,需要加入多种助剂,其中有些助剂(即表面活性剂)导致表面张力降低。另外,在生产及施工过程中,又需要搅拌,甚至高速搅拌,因而会产生大量泡沫。为了缩短制造时间、降低成本、便于施工、保证涂膜质量,就需要加入消泡剂。
消泡剂能使涂料具有抑泡和消泡作用,提高涂料制备和施工的工作效率,使涂膜无“针孔”及“鱼眼”等弊病,从而保证涂料的装饰性及保护性。
消泡剂实质上是-种表面活性剂。它的消泡机理为:当-个漂浮的气泡遇到分散在水中的消泡剂时,消泡剂扩散到气泡的膜壁上,由于消泡剂的表面张力低,使膜壁从消泡剂移向四周、膜壁变薄,从而使膜破裂。
42 如何选择消泡剂?用哪些方法评价消泡效果?
选择消泡剂主要基于两点,即高效、持久。“高效”主要取决于分散性和表面张力是否恰当,“持久”往往被忽视。但从实用效果看,“持久”更具重要性。因为乳胶涂料不可能生产后立即用掉,常常是储存-段时间后才使用。有的消泡剂起始消泡效果很好,但经过-段时间即失去活性。因而必须考虑消泡剂的持久性。
许多表面能低的化学制品都具有消泡作用,可使用的有长链醇类、醚类、脂肪酸酰胺类、磷酸酯类、有机硅类等。通常分为硅系、聚硅氧烷和非硅系三类。应用最多的是硅系产品,具有消泡效果好、用量少的优点。
过去国内用于乳胶涂料的消泡剂品种不多,大多为水性硅油、磷酸三丁酯及-些非硅型消泡剂。近几年随着国外产品的大量涌入,消泡剂产品已成系列化,有众多不同类型产品可供选择。
消泡剂选择不当或与乳胶涂料中其他组分搭配不当时,常出现“鱼眼’’、“失光”、“色差”等毛病。
评价消泡剂的方法有水平试骏法、比重杯法等。前者用于低黏度涂料,后者用于高黏度涂料。在评价消泡剂时-定要注意,消泡剂加入后至少需要24h后才能取得消泡性能的持久性与缩孔、缩边之间的平衡。在加入消泡剂后立刻涂刷样板或测试涂料性能,往往会得出错误的结论。
43 如何正确使用消泡剂?
消泡剂的用量-般都较少,以能将体系中泡沫消掉为准。-般乳胶涂料或高黏度乳胶涂料中消泡剂的加入量为%~%。低黏度乳胶涂料中的加入量仅为%~%。当然以上消泡剂的用量都是相对而言,准确用量还要靠实践去摸索。
消泡剂往往易分层,即使不分层,在使用前也要搅拌均匀,-般不需加水稀释,可直接缓慢加入。
消泡剂应在搅拌条件下均匀加入,不要-下子倒入,要注意不能用量过多,否则会引起涂刷性差,涂膜产生缩孔、缩边、“鱼眼”等弊病。
消泡剂最好分两次加入,即在研磨分散颜料阶段及最后成漆阶段,-般是每次各加总量的-半,或者在制浆阶段加2/3、制漆阶段加1/3,可根据泡沫产生的情况进行调节。在制浆阶段最好加入抑泡效果好的消泡剂,在制漆阶段最好用破泡效果好的消泡剂。
在乳胶涂料中,往往以具有抑泡效果和具有消泡效果为主的不同消泡剂混合使用。
44 乳胶涂料中为什么要加入防霉剂、防腐剂?
在乳胶涂料中,加入的各种助剂(特别是纤维素类衍生物)可能会成为微生物的营养源。涂料若被微生物污染,只要温度、湿度等生长条件适宜时,微生物就会大肆繁殖,使涂料发霉变质,黏度下降并产生臭味,这种现象称为“腐败”。霉菌侵蚀干燥后的涂膜,形成黑色酌淤积斑,导致涂料失去附着力而过早破坏,严重影响涂料的装饰效果,这种现象称为涂膜的“霉变”。为了防止乳胶涂料在储存期间罐内腐败以及涂膜在潮湿环境中长霉,有必要加入防霉剂、防腐剂,以达到罐内防腐、涂膜防霉的作用。
45 防霉剂、防腐剂的选择原则有哪些?
理想的防霉剂、防腐剂产品应具备以下几个基本条件。
①要求有广谱的抗微生物活性,药效高,活性长久,对各种霉菌、细菌有广泛的致死作用或抑制作用,且使用浓度低,即通常所说的广谱、高效。
②与涂料体系有好的相容性,即要求防霉剂在涂料配制过程中应易于分散,能够与体系形成-个均匀的整体,在涂料储存及运输过程中不会出现沉淀、分层、析出等现象;同时不会影响彩色涂料的明度、饱和度等色彩指标。
③环保性,要求防霉剂本身的毒性较小(即LD50值较大),无刺激性气味,不会对皮肤造成腐蚀,符合国家对该类产品的环保要求。
④较长的防霉时效性,即要求防霉剂对霉菌的抑杀效果保持尽可能长的时间。
⑤价廉易得,使用方便。
46 如何提高乳胶涂料的防冻性能?
乳胶涂料的固体含量-般为45%~50%,也就是说涂料有-半组成是水,所以在冬季或低温使用时都有防冻问题。乳胶涂料中的水在0℃或低于0℃时结冰,产生的膨胀压使聚合物分子靠拢,粒子易产生凝聚,导致涂料变质。如果温度回升,涂料融化后,其保护胶体等助剂尚未变质,则涂料还能恢复到初始状态,可继续使用;如果乳胶已破乳,涂料便不能再用,造成报废。
提高乳胶涂料防冻性能最简单的方法是降低乳胶涂料的冰点。-般加入-定量的二元醇作为防冻剂,常用的二元醇有乙二醇、丙二醇。乙二醇吸水性强,在涂膜中逃逸较慢,其沸点较高(197℃),能降低水的冰点至-20℃以下。除此之外,二元醇类助剂加入涂料中还钝降低成膜温度,有助于提高涂料的流平性,延长“湿边时间”,有利于减少“接头”痕迹。
视涂料的使用季节及地区、环境气候条件的不同,根据具体使用温度来确定加入防冻剂的量,可以选用1~2种搭配使用。通常加入涂料量2.O%~3.O%的防冻剂即可达到防冻及改善流平的效果。
47 在乳胶涂料中为什么要使用填料?
在乳胶涂料中使用填料的目的主要有:降低涂料成本;增加乳胶涂料的稠度,防止颜料、填料的沉降;影响乳胶涂料的流动性、流平性;改变涂膜的光泽;有助于涂膜污染的清除;影响涂膜的耐久性、耐擦洗性;影响涂膜的遮盖力;增加涂膜的丰满度及屏蔽性等。
作为填料,在乳胶涂料中加得越多,成本降低越多,但不能无限量地多加填料,要视填料的细度、吸油量及所用黏结剂对颜料的包覆能力及对涂膜性能有哪些影响而定。
48 在乳胶涂料中所用的填料等级是否越细越好?
随着科学的进步,填料的品种越来越多,许多填料都有超细品种,有些生产厂在乳胶涂料的制备中都使用超细填料,认为填料越细越好。实际并非如此。超细填料虽然有白度好、沉降性低、无需研磨等优点,但其价格贵、吸油量高,比-般填料要多加分散剂等助剂,要求更多的黏结剂来包覆,造成成本上升,填料越细则上述原因造成的成本提高弊病越为显著。在配制乳胶涂料时,如能使填料品种粗细搭配,利用其在膜中的堆积填充效应,在用量不变的情况下,对整体性会更为有利。在国外的许多乳胶涂料配方中,常常可以看到碳酸钙粗细搭配的实例。这是因为碳酸钙具有圆形粒子,当粗细搭配使用时,容易发挥其填充效应。
另外,填料粒子越细,每单位容积内粒子的数目越大,容易看到表面的粉化现象,导致耐候性变差。
49 金红石型钛白粉和锐钛型钛白粉相比有哪些特长?
钛白粉化学名称为二氧化钛( TiO2),是白色颜料中最好的-种,是乳胶涂料中主要的着色颜料。钛白粉分为金红石型及锐钛型两种晶型。前者主要用于外墙涂料,后者主要用于内墙涂料,这是由于金红石型钛白粉与锐钛型钛白粉相比,有如下特长。
(1)折射率高 金红石型钛白粉的折射率为,锐钛型钛白粉折射率为2. 52。金红石型钛白粉的遮盖力、光泽度均优于锐钛型钛白粉,更适于作为有光乳胶涂料的颜料。
(2)晶体结构不同 金红石型二氧化钛及锐钛型二氧化钛结晶类型均为正方结晶,前者为R型,后者为A型。金红石型二氧化钛晶格结构致密,比较稳定,光化学活性小,因而耐久性优于锐钛型二氧化钛。另外,金红石型二氧化钛晶体结构是细长的成对的孪生晶体,每个金红石晶胞含有2个Ti02分子,以两个棱相连,这比锐钛型二氧化钛八面体的形式体积更小、结构更密,因而硬度和密度增大,介电常数和导热性增加,所以耐候性好,不易粉化,主要适用于外墙涂料。
(3)吸油量小 金红石型钛白粉吸油量为20%~22%,锐钛型钛白粉为23%~25%。后者大于前者,相同的P/B,前者更易分散,而后者黏度过大,易有“发胀”现象。
所以金红石型钛白粉成为外墙乳胶涂料中必用的白色颜料。
50 为什么钛白粉常带有淡黄色的色调?
钛白粉是乳胶涂料中常用的最理想的白色颜料。它对可见光具有很高的反射能力和很低的吸收能力,因此呈现白色调,并具有很高的明度(亮度)。但是,由于钛白粉对入射光的反射率不是100%.尤其是对光谱波长的蓝、紫端,光的吸收率很高(特别是金红石型钛白粉),因此它不是纯白色,而是带有淡黄色的色调,金红石型钛白粉表现尤为明显。影响钛白粉白度的主要因素是发色杂质的含量、粒度和粒度分布、粒子外形等。杂质含量高,钛白粉呈现灰色、黄色或微红色调。
51 乳胶涂料中为什么不能用铁蓝颜料?
铁蓝又称普鲁士蓝或华蓝,是-种深颜色颜料。不同厂家生产的不同品牌铁蓝的成分不-致,主要成分是亚铁氰化铁,呈微细晶体;颜色也不-致,有的带青光,有的带红光。
铁蓝不溶于水、乙醇和乙醚,着色力高,耐光性强,耐弱酸。但它的最大缺点是不耐碱,即使是稀碱也能使铁蓝分解,因而铁蓝不能与碱性颜料共用。在乳胶涂料的组成中,许多颜料、填料均呈碱性,而且乳胶涂料主要施涂于墙体表面,大都是碱性基材,因而在乳胶涂料中不能使用该种颜料。
52 乳胶涂料中能用群青单独配色吗?
群青又称云青或洋蓝、石头青,是-种含硫的硅铝酸钠,为蓝色粉末。群青色泽鲜艳,不溶于水,具有消除及减弱白色涂料和其他的有色物料中黄色色光的效应。耐碱、耐高温,但不耐酸,遇酸易分解而变色。
由于群青着色力弱,不好研磨,储存时易沉淀、结块,在配制乳胶涂料时-般不用它单独着色。但因为群青具有消除或减弱黄色色光的效应,通常在乳胶涂料中加入少许以增加白色涂料的洁白感,它可使白涂料带有蓝色色光,俗称“提蓝”
53 在乳胶涂料中使用液体颜料有哪些优越性?
①液体颜料(或称ZGP填料)像无机填料-样,提供的是干遮盖力,这是该填料的本质所决定的。聚合物粒子的中空部分只有在干燥后才能脱水、充气。
②使用ZGP不必很高的颜料体积浓度(PVC)也能提供足够的干遮盖力;在超临界颜料体积浓度(CPVC)的情况下,在提供很好的千遮盖力的同时,对涂膜完全没有损害。
③与普通填料相比,ZGP填料粒子可以把钛白粉粒子有效地分隔开,充分发挥钛白粉的遮盖效果。其结果是钛白粉的用量减少,即有效地取代钛白粉。
④ZGP填料粒子大小-致,呈完美的球形,并处于完全的分散状态。与众多的无机填料相比,在其润湿过程中ZGP填料对黏结剂的需求也是最低的。
⑤能给乳胶涂料带来良好的颜色效果。使用ZGP填料配制的涂料比使用普通颜料配制的涂料颜色更浓,即少用彩色颜料就可以达到同样的效果,且使用ZGP颜料的乳胶涂料干湿态颜色变化小,调色更容易达到-致。
⑥由于ZGP填料呈乳液状态,用于乳胶涂料时无需为它增加分散剂的用量,与普通颜料相比,这-点有助于减少乳胶涂料中的亲水组分。
⑦使用ZGP填料的乳胶涂料,其涂膜比使用普通填料更耐擦洗,加入ZGP填料的乳胶涂料抗粉化、耐沾污性较为突出。
54 在配制乳胶涂料时乳液可与颜料、填料-起研磨吗?
在配制乳胶涂料时,不能将乳液与颜料、填料加在-起进行研磨。大多采用色浆法,即先将颜料高速搅拌预分散后,通过研磨设备制成颜料浆,或采用超细颜料、填料直接分散成颜料浆,再与乳液调成涂料。颜料粒子表面看上去均为细粉状,但实际上都是由数百个乃至数千个-次粒子凝聚起来的二次粒子组成的。首先将颜料二次粒子在较大外力作用下,使其先在水中解聚、分散、形成色浆,达到均匀分散,对涂料与涂膜性能都有积极的影响。如将乳液与颜料、填料直接混合过磨,颜料为二次粒子,与乳液混合性不好,分散不易均匀。再者乳液中的水分会被颜料、境料吸收而造成破乳、絮凝。乳胶过磨本身也易造成破乳,使原料造成浪费,也为清洗研磨设备带来麻烦。因此,乳液与颜料、填料-起过磨研磨的操作方法是不正确的。
55 内墙、外墙乳胶涂料用色浆有何区别?
建筑物外墙受外界气候影响较大,风吹、雨淋、日晒,特别是在紫外光的照射下有些颜料会发生-定的变化,如退色、黄变、粉化等。因此外墙涂料用色浆应尽量选用耐候性及耐紫外光照射性能较强的颜料。白色浆通常用金红石型钛白浆;着色浆通常用酞菁系与氧化铁系色浆。后者色相较暗,不够鲜艳,但耐候性好,是乳胶涂料中使用广泛的颜料体系。能保持长久不退色的红颜料往往还需使用进口颜料,内墙涂料基本不受外界气候影响,色浆应用范围较外墙广泛,要求也没有外用色浆那样严格,能保持颜色不退色、不发花、耐-定的擦洗即可。
56 如何正确进行乳胶涂料的手工配色?
乳胶涂料以白色和浅色为主,深色漆用量相对较少,且大都用在较特殊的部位。因此-般建筑涂料生产厂大多为生产白色涂料及用色浆调色的各色涂料。
白色涂料制备好后,通过加入少量所需色浆调配成要求色调的涂料。彩色色浆可自行配制,也可外购。但要注意的是,要达到-定的细度方可使用,至少要同于白浆的细度,因为加入调色浆后不再过磨而直接配制成品。最终成品的色调-般都是复色,即要加入至少两种以上的色浆,因此正确掌握配色操作是十分重要的。
①调色时应本着先找深浅、后找色调的原则,进行细心调配。深色色浆不可-次加入,而是要留下小部分,随调随加,以免过量。
②应在搅拌情况下缓慢加入色浆。每加完-种色浆都要充分搅拌均匀,随时取样与样板比较。要强调的是,乳胶涂料组成中有-半是水,干膜和湿膜有较大酌色差,-般是干膜较湿膜颜色浅。因此在对比颜色时,要湿样与湿样比、干样与干样比,才能保证涂料的色调与样板-致。
③由于色浆的固体含量不-样,在储存时易产生上稀下稠的现象。因此在使用色浆前,要将色浆充分搅拌均匀,避免相同的配方、不同的批次产生不同的色调。
④用量大又要求颜色-致的涂料,特别是外用乳胶涂料,最好在大的搅拌罐(如5. 0t)中-次配制好,以免不同批次之间产生色差。如果没有条件-次调配好,可先多次调配,最终再将不同的批次各取-部分进行混合,搅拌均匀后方可使用,以保证涂料的颜色均匀-致。
57 纯丙烯酸酯乳胶涂料的特点及适用范围是什么?乳液组成有何特点?
纯丙烯酸酯乳胶涂料性能优异而全面,它耐水性好,遇碱不易水解,在硬度相同的条件下与聚乙酸乙烯相比,伸长率大。它具有高的原始光泽,优良的保光、保色性及户外耐久性,良好的抗污性、耐碱性及耐擦洗性。由于具有上述优点,纯丙烯酸乳胶涂料可制成有光、半光、平光等各种内用、外用乳胶涂料,更适宜温度变化较大的室外使用。但其成本相对偏高,故多用作高档外墙涂料或有光涂料。
在纯丙烯酸酯乳胶涂料中,乳液常常用丙烯酸丁酯和丙烯酸乙酯作为软单体,为了调节共聚物的Tg,一般以甲基丙烯酸甲酯作为硬单体经共聚制得。在这类共聚物乳液中,几乎毫无例外地都加入1%~2%的丙烯酸或甲基丙烯酸参与共聚,其目的在于提高乳液的机械稳定性、冻融稳定性以及有助于颜料的润湿和分散,也可提高涂膜的光泽。-般来说,由于丙烯酸的亲水性过大,易在水相中自聚,故使用甲基丙烯酸比丙烯酸更好些。
在丙烯酸酯的乳液聚合中,-般不使用保护胶,而是用聚甲基丙烯酸钠等高分子电解质作稳定剂,这样可以改善聚合物的稳定性和乳液的储存稳定性。
58 乙酸乙烯共聚乳胶涂料的品种及特点有哪些?
由于聚乙酸乙烯乳胶涂料外增塑的缺点,限制了它的使用范围。于是具有比外增塑更具优越性的乙酸乙烯共聚物乳胶涂料日益广泛使用。常使用的共聚乳液有乙酸乙烯-丙烯酸酯系、乙酸乙烯-乙烯系。各种改性的乙酸乙烯共聚乳液赋予涂料如下优点。
①由于用丙烯酸酯单体及乙烯单体作为软单体,起内增塑作用,无须外加增塑剂,从而避免了由此带来的弊病。
②涂料在储存或干燥时,颜料不会从水相向增塑剂相集中,这有利于用憎水性有机颜料制造深色涂料。
③涂膜的可塑性不会消失。
④改善低温成膜性。
⑤涂膜的光泽、耐擦洗性、耐水性、耐碱性均有所提高。其中乙酸乙烯-丙烯酸酯系乳胶涂料在乙酸乙烯共聚涂料中占有重要地位。由于丙烯酸酯引入聚合物中,在本质上提高了涂膜的耐水性、耐紫外线等性能,对颜料的黏结力也有明显的提高。由于这类聚合物乳液结构的改进,从而提高了涂膜柔韧性、耐擦洗性、附着力等。但它与纯丙烯酸酯乳胶涂料相比,二者在初期外观上虽然-致,但涂膜性能特别是耐久性乙酸乙烯-丙烯酸酯系乳胶涂料不如纯丙烯酸酯乳胶涂料。
59 乙酸乙烯-乙烯系乳胶涂料有哪些特点?
乙酸乙烯-乙烯系乳液也称VAE乳液,在国内已有系列产品。在这种聚合物中,用乙烯作为内增塑单体,乙烯价格相对较便宜,而且少量的乙烯可大大降低聚合物的刚性。用它们制成的乳胶涂料耐碱性好,可少用或不用成膜助剂即能在较低温度下成膜。
VAE乳胶涂料在抗水解性、耐水性及耐候性方面均优于乙酸乙烯均聚乳胶涂料,其流动性及耐擦洗性能接近于乙酸乙烯-丙烯酸乳胶涂料。但涂膜性能不及纯丙烯酸和苯乙烯-丙烯醛酯乳胶涂料。
VAE乳液的生产需要加压设备,因而在生产上受到-些限制。这种乳液涂膜偏软,耐污染性较差,目前国内主要用于配制内墙涂料。
60 苯乙烯-丙烯酸酯共聚乳胶涂料有哪些特点?在选择乳液时应注意哪些问题?
苯乙烯-丙烯酸酯共聚乳胶涂料俗称苯丙乳胶涂料,是由苯乙烯代替全部或部分纯丙烯酸乳液(俗称纯丙乳液)中的甲基丙烯酸甲酯。纯丙乳胶涂料的涂膜全性能十分优异,但丙烯酸酯的成本偏高,使大面积推广应用受到了限制。用苯乙烯改性的苯丙乳胶涂料不仅降低了成本,在性能上也较接近纯丙乳胶涂料,因而是我国大力发展的乳胶涂料品种。
苯丙乳胶涂料具有良好的耐候性、耐水性、耐碱性、抗粉化性和抗污染性,可制成有光乳胶涂料、半光乳胶涂料、无光乳胶涂料。既可内用又可外用,但-般以外用为主,是我国外墙涂料的主要品种之-。
除用于内墙、外墙外,经过特殊改性的苯丙涂料(如用幂级滴加工艺合成的乳液)还可配制成有光涂料代替油性涂料,用于门窗。该类涂料有优异的抗回黏性。
在苯丙乳胶涂料制造过程中需要引起注意的是,由于苯乙烯的加入使亲水性变小,且粒子较脆,因此润湿剂及成膜助剂的选择非常重要,须十分谨慎。
国内的苯丙乳液已有系列产品,生产厂家较多,这为苯丙乳胶涂料的发展创造了有利条件。但需要指出的是,市场上苯丙乳液的质量参差不齐,有的苯丙乳液耐水性不过关;有的苯丙乳液固体含量过低;有的苯丙乳液游离单体过多,以致最终配出的涂料性能达不到要求的标准;甚至具有难闻的气味,这就失去了水性涂料无毒无味的优越性,长久下去必然会影响它的使用。在选购苯丙乳液时,上述觋象必须引起足够的注意。
61 为什么说乙酸乙烯-VeoVa 10共聚物是很有发展前途的乳液?
VeoVa 10学名为叔碳酸乙烯酯,其结构较为特殊:
其中,R1为甲基;R2为甲基或乙基;R3为C4~Cs的长链基。
由于特殊的分子结构,该单体难于水解,故用乙酸乙烯单体与之共聚制成的乳胶涂料可大大提高水解稳定性、抗紫外线性、疏水性、耐碱性。由于乙酸乙烯-VeoVa 10共聚物乳液具有成膜温度低,良好的耐水性、保色性、抗污染性及较强的颜料粘接力,故可制造较高颜料体积浓度(PVC)的室内用乳胶涂料,也可制造PVC较低的室外用涂料。因此适宜于作多品种乳胶涂料的基料。其涂料性能可以达到纯丙烯酸乳胶涂料的水平,而成本相对较低。可以说除了丙烯酸乳液外,乙酸乙烯-VeoVa 10共聚乳液是-种较为理想的品种,是很有发展前途的。
目前国内已有该类乳液及用其配制的乳胶涂料,处于推广应用阶段。
62 什么是丙烯酸水溶胶?有什么特性?
丙烯酸水溶胶可以说是-类新的乳液,其粒径为0. 0l~0. 1μm,属纳米级,介于水溶性树脂(粒径<0. 001μm)和乳液(粒径~μm)之间,因此水溶胶又称为微溶胶,外观呈半透明状。
在制备这类乳液时,共聚单体中含有较多的亲水单体,特别是酸基单体用量较大,经过聚合后的乳液用氨水和水溶性溶剂使之增溶,即可制得粒径极细的半透明状水溶胶。
水溶胶由于颗粒微小、均匀,具有-定的“自乳化”能力,因而表面活性剂含量低,分子量适中,兼具水溶性树脂及乳胶树脂的性能。优点是涂膜光泽高,耐候性好,对底材有艮好附着性及浸透性。最低成膜温度( MFT)较相同组分的乳胶要低。涂料机械稳定性及冻融稳定性好,涂膜耐水性好,流平性及硬度也比-般乳胶涂料高。
此外,水溶胶还可与多种乳液相混合,可用于改进-般乳胶涂料的流平性,提高乳胶涂料的硬度和耐水性能,可作为-般乳胶涂料的改性剂。它既可代替溶剂型丙烯酸涂料用于金属、木材、纸张等表面的涂装,也可用于建筑物的涂装,是-类很有潜在市场的乳胶涂料新品种。
63 乳胶涂料的光泽可分为几个档次?
乳胶涂料光泽的大小是以涂膜的光泽度来决定的。涂膜的光泽度是采用固定角度的光电光泽计来测定的。当光泽度很高时,多用200光泽表示,当光泽较低时,可用450、600、850光泽表示。乳胶涂料由于其特殊的成膜机理,通常光泽偏低,很难达到溶剂型涂料的光泽,高光乳胶涂料难度较大。对于乳胶涂料涂膜而言,光泽可大致分为如表3-2中的几个档次。
注:乳胶涂料的光泽大小是相对而言的,并没有严格的分界线。
64 影响乳胶涂料光泽的因素有哪些?
乳胶涂料的光泽与多种因素有关,重要的是涂料本身性能,诸如PVC的大小、聚合物乳液的类型、乳胶粒径的大小及分布、聚合物的流平性、基料的折射率、颜料粒子的大小及分散等。此外,涂膜光泽与基材的平整度也有很大关系,基材表面越平整,光泽越大。有光乳胶涂料的施工对基材处理要求很严格。如果基材处理不好,会出现涂膜发花等弊病。即使是略有光泽的丝光乳胶涂料,在实际施工时也常常出现或明或暗、深浅不均的现象,这些均与基材处理有关。另外,施工操作对徐膜光泽也有重要影响,如果施工操作不熟练、涂膜厚薄不均,也会出现上述现象。施工环境(如温度、湿度等)也是不可忽略的影响因素。
65 乳胶涂料的颜填料体积浓度及所用乳液的粒径对光泽有什么影响?
在制备具有高光泽的有光乳胶涂料时,需要较低的颜料体积浓度(PVC),才能获得满意的结果。-般PVC不能大于18%o如果涂料的PVC高至20%~25%,涂膜光泽便会急剧下降。在高光乳胶涂料中,PVC通常选用8%~16%。但PVC也不能过低,否则不能获得必要的遮盖力。表3-3列举了不同PVC对乙酸乙烯乳胶涂膜光泽的影响。
细粒径的乳液聚合物所形成的涂膜有较好的光泽。乳液粒径越细,光泽越高,但流动性下降;反之,粗粒径的乳液光泽虽低,但流动性好;乳液粒径细又分布较宽,可获得光泽高且流动性好的乳胶涂料。
66 涂料用基料聚合物乳液的流平性对光泽有什么影响?
基料聚合物乳液的流平性对涂膜光泽有较大影响,而乳液的流平性又与所加成膜助剂有较密切关系。由于加入成膜助剂使成膜时聚合物柔软、成膜致密、涂膜平滑,因而光泽增加。不同的成膜助剂对聚合物乳液的作用大小不同,光泽也就有所差异(见表3-4)。因此在制备有光乳胶涂料时,成膜助剂的选用恰当与否是至关重要的。
成膜助剂对乙酸乙烯-VeoVa 10乳液光泽的影响见表3-4。
邻苯二甲酸二丁酯( dibutyl phthalate)。
67 基料聚合物的折射率及颜填料粒子对光泽有什么影响?
涂膜的光泽与聚合物类型有关。不同类型的聚合物有不同的折射率,而涂膜的光泽与聚合物的折射率之间有-定关系,即随着聚合物折射率的增加,光泽也随之增加。因此,在制备有光乳胶涂料时,应选择具有高折射率的聚合物乳液。表3-5列举了-些聚合物的折射率。
颜料粒子对光泽有较大的影响。在颜料粒子完全还原成-次粒子的情况下,颜料粒子越小,涂膜光泽越高。否则,涂膜的光泽将取决于二次粒子的大小。二次粒子还原成-次粒子的程度,即颜料的分散程度,对涂膜光泽也有很大影响。分散程度越大,颜料浆黏度越低,光泽越高。
因此,在制备有光乳胶涂料时,颜料的选择及颜料的研磨细度都是至关重要的。
68 制备有光乳胶涂料常采用何种分散剂?如何制备有光乳胶涂料的颜料浆?
由于影响乳胶涂料光泽的因素很多,故制备有光乳胶涂料较-般乳胶涂料的难度要大。特别是在确定乳液品种及颜料体积浓度(PVC)后,颜料浆的制备对光泽有很重要的影响。
有光乳胶涂料所用的颜料主要是金红石型钛白粉。为了得到其他颜色而选用-些着色颜料,如铁红,铁黄、酞菁蓝、耐晒黄、炭黑等。此外,-般不使用填料。
在有光乳胶涂料中,常常加入水溶性树脂作为分散剂,常以碱溶丙烯酸树脂与六偏磷酸钠等无机分散剂配合使用。水溶性树脂的加入,除作为分散树脂外,进而成为涂膜组分。还可以相对地提高涂料的PVC,以增加涂膜的遮盖力。根据乳胶涂料的成膜机理,乳胶粒子即使熔融成膜后,其涂膜表面的微观结构仍然是凹凸不平的。于是颜料粒子有可能暴露于涂膜表面而使光泽下降。加入水溶性树脂后,树脂分子不仅填充了凹凸不平的表面,而且能将颜料粒子包覆起来,从而有助于提高涂膜光泽。
在制备颜料浆时,首先将分散剂与颜料在高速搅拌下进行预分散。原始细度较好的钛白粉,特别是进口钛白粉,大都经特殊表面处理,经高速分散后细度较易达到要求。但对于多数着色颜料,单用高速分散机打浆细度难以达到要求,必须再经三辊磨或砂磨机研磨。-般着色颜料浆用量少,多使用三辊磨,细度可达到较高要求。研磨后的颜料浆,细度越接近乳胶粒子大小,光泽越高。
在制备颜料浆时,可加入适量消泡剂,因为研磨对消泡剂均匀分散有利。
69 有光乳胶涂料对施工有哪些要求?
有光乳胶涂料的制备有-定难度,除了原材料、工艺等因素影响其光泽外,施工好坏也是影响光泽的重要因素。在进行有光乳胶涂料施工时应注意以下几个方面。
①施工黏度要掌握好,最好不要在施工现场任意加水调节黏度。因为在制备涂料道程中,通过加入适量增稠剂使涂料黏度增加,但并未改变涂料固体含量,如果任意兑水,会降低涂料固体含量,基料、颜料浓度下降,会使光泽下降。
②基材要光滑、平整、清洁。如基材不平整,应用粘结强度好的腻子找平。作为外墙涂料,必须使用具有-定耐水性的配套腻子。
③对施工环境的温度、湿度要求较严格。不能低于涂料最低成膜温度,否则涂膜不连续、呈粉状、易于脱落。如温度过高、相对湿度过低,则涂刷时搭接不好,刷痕严重,影响光泽。应尽量避免在风天、雨天等较恶劣的气候条件下施工。
70 乳胶涂料的生产工艺流程如何用图简单表示?
乳胶涂料生产工艺流程简图见图3-3。
1-预混合罐;2-高速搅拌机;3-砂磨机;4-配漆罐;5-低速搅拌机;6-颜料浆贮罐;7-产品容器;8-输料泵;9-阀门;10-筛网
随着原材料的不断丰富及生产水平的不断提高,在制备乳胶涂料过程中,许多生产厂均采用超细颜料、填料来代替-般的颜料、填料,不需要再进砂磨进行研磨。分散、制浆、配漆均在-个罐内进行,上述生产工艺大大简化,生产效率大大提高。
71 乳胶涂料出料时过滤有哪些方式?
乳胶涂料在出料时,往往需要过滤除掉生产中进入的-些杂质。过滤的方式有振动筛、网袋(袋状)过滤器、过滤筛及网格布等。由于乳胶涂料的稠度-般在出料时已较大,而且有的涂料具有较好的触变性,使用前两种过滤方式效率较低,-般使用简易过滤筛的较多,即用金属丝网、尼龙丝网和边框制成,筛网规格有多种不同目数,通常采用40~60目,目数越大,网孔越小。也有直接将尼龙丝网缚在出料口上进行过滤的,尼龙丝网留有-定空隙,过滤-定批量,根据筛网上杂物的多少,可随时进行清洗后再用。
72 手提式电动搅拌器用于哪些场合?
手提式电动搅拌器是用手提式电钻装配上锯齿型搅拌器而成,用于涂料和腻子的现场搅拌,转速约350~450r/min。在现场搅拌涂料时,应注意在插上电源前,检查搅拌机开关是否关闭,以免通电后搅拌机转动拉断电源线发生危险。搅拌时应注意-手紧握搅拌枪手柄,-手控制电源开关,两脚呈八字形站稳后方可开机。桶内涂料较少时,需用脚将桶稳住,方可搅拌。开始时,搅拌机要垂直往下,待搅拌到接近桶底时,方可斜着搅拌。
现场搅拌腻子时,应先在容器中装入胶液,然后开启电源,边转动边加入干粉料,直到搅匀为止。使用时,应避免将液体溅入机内。
73 为什么乳胶涂料常会发生分水现象?如何减轻或克服该种现象?
乳胶涂料在储存时,在经过-段时间(少则几天,多则几个月)后,涂料表面往往会自然产生-层厚薄不等的半透明至透明的液体,这便是常会遇到的分水现象。该种现象直接影响涂料的表观性能,即“开罐效果”差。
分水现象的产生有多种因素:如增稠剂羟乙基纤维素(HEC)分子量的大小;HEC与聚氨酯缔合型增稠剂搭配使用时,二者的搭配比例;二醇的用量;表面活性剂的用量;颜料体积浓度(PVC);固体含量等。其中最重要的因素是增稠剂的选用是否得当、不同增稠剂的搭配比例是否合埋。
-般来讲,HEC及碱膨胀乳液等对水起增稠作用,主要是通过水中的氢键及与其他组分之间的链缠绕;而缔合型增稠剂主要对乳液起增稠作用,主要是与乳液颗粒的协同作用,在分散相中形成增稠剂胶束,因而对乳液的类型、粒径及表面活性剂、成膜助剂等的选择非常敏感。在不同的乳液体系中使用、二者的搭配比例不合适时,甚至会产生相互排斥作用,引起分水现象。这就是为什么不同乳液体系的涂料不可能采用完全相同的增稠剂品种的道理。
要想减轻或克服分水现象,应对增稠剂的类别、增稠机理等有清楚的了解,重要的是必须通过大量的试验来对不同乳液体系选择不同增稠剂的使用配比。没有其他捷径可走。
74 如何提高乳胶涂料的遮盖力?
乳胶涂料遮盖力的好坏与所用颜料遮盖力强弱有直接关系。涂料的遮盖力不足,说明使用遮盖力较强的颜料不够,使用填料过多。某些涂料厂为了降低成本,大量采用各种填料来代替遮盖力较好的颜料如钛白粉,往往造成遮盖力不足。另外,涂料的黏度过稀、固体含量偏低、搅拌不均匀、施涂不均匀等都会造成遮盖力不足。当底涂与面涂的颜色相差过大时,即使使用-般遮盖力的涂料,也会显得遮盖力不足。
为了提高乳胶涂料的遮盖力,应选用遮盖力强的颜料,如钛白粉(特别是金红石型钛白粉)、立德粉等:填料的加入量要适当,在保证质量的前提下再考虑降低成本。另外,在涂料施涂前和施涂过程中应充分搅拌均匀,并注意调节好涂料的施工黏度。施工时要仔细认真,不应出现漏刷。掌握好这几点,都有助于遮盖力的提高。在基材颜色与面涂颜色相差过大时,为保证良好的遮盖力,可多涂刷-道涂料。
75 乳胶涂料中有时加入部分硅溶胶起什么作用?
硅溶胶实质上是多聚硅酸在水中的超微分散体系。-般多聚硅酿在水中形成球形胶粒,直径在l~l00nm之间,比合成树脂乳液的粒子要小得多。它对颜料的包覆性、对底材的渗透性都很强。有时在乳胶涂料中加入部分硅溶胶的主要目的是提高涂膜性能。加入硅溶胶后,所得乳胶涂膜更加致密,并具有较好的透气性。可提高涂膜硬度、耐水性及耐沾污性。硅溶胶与混凝土底材所析出的碱性化合物[CaO·Ca(OH)2等]能发生配位反应,生成配位化合物,不仅增加涂膜和底材的结合力,而且还有助于防止?昆凝土底材的返碱而出现的“白花”现象。
但要注意,并非所有的乳胶涂料都可加入硅溶胶,加入硅溶胶后,还要观察与所用基料乳液的储存稳定性。硅溶胶的加入量要慎重,加入量过多,黏度增高,易造成涂料的絮凝以致胶化,最后导致涂料报废。
76 水性聚硅氧烷类涂料的特点是什么?
水性聚硅氧烷类涂料的特点是高保护性、高装饰性、低污染性。常用的有机高分子聚合物链以碳-碳(C-C)键、碳-氧(C—O)键、碳-氢(C-H)键为主,把无机硅-氧(Si-O)键引入有机的碳链中,可提高其耐候性、耐水性、抗污染性。之所以会有这种效果,因为硅-氧( Si-0)键键能为423kJ/mol,其他以碳链为主的键能在350kj/mol左右,所以具有良好的耐高温性、耐紫外线和红外辐射性、耐氧化降解性和耐化学药品性。由于有机硅表面1;旨低,使涂层不易积尘,具有良好的耐水性和附着力。水性聚硅氧烷类涂料用途最大的是有机硅改性的丙烯酸酯类乳液涂料。
77 硅丙乳胶涂料中有机硅-丙烯酸酯类乳液的制备方法有几种?各有何特点?
由于有机硅单体及树脂在水中易水解,给制备乳液带来了难度。目前有机硅-丙烯酸酯乳液(俗称硅丙乳液)的制备方法主要有三种。
(1)高分子聚合物后乳化法(物理方法) 首先制备有机磕树脂或改性有机硅聚合物树脂,以水为分散介质,添加乳化剂,在高剪切力的作用下进行乳化,制成乳液。该种方法只有在分子量较小的情况下才可以制备成稳定的乳液,由于分子量小,成膜性能差,不能满足建筑涂料的使用要求。如果分子量大,则难以形成稳定乳液。另外,在普通乳液拼混有机硅类乳液,虽然可以解决稳定性的问题,但也只是物理拼合,没有产生化学键合,性能也不太理想。
(2)缩聚法 缩聚法主要分为两种类型。-种是有机硅单体或树脂在-定的pH值和催化剂存在下,与含有羟基的树脂及含羟基的水溶性单体进行缩合,加水水解或中和。该树脂可以在水中自乳化,而不需另加乳化剂。由于水解自乳化存在稳定性问题,而中和后自乳化又存在耐水不良等倾向,在实际应用中也受到了限制。第二种是首先制备含羟基的聚合物乳液,在-定催化剂和pH值范围内,加入有机硅乳液,使乳液的羟基(-OH)和硅-羟基( Si-OH)进行反应缩合,把有机硅引入到乳液系统中。由于使用了催化剂等,对乳液的稳定性和耐候性都带来了不利影响。
(3)自由基乳液聚合法 自由基乳液聚合法和常规乳液聚合法基本相同。主要是含不饱和键的有机硅单体与含不饱和键的各类单体(如苯乙烯、丙烯酸酯类、叔碳酸乙烯酯类等)进行乳液聚合,目的是把有机硅树脂的耐高温性、耐候性、耐化学品性、疏水性、表面能低不易污染性和各类单体树脂的高保色性、柔韧性、价格适宜结合起来。用该种方法制备的乳液,可制备出高耐水、高耐候、抗污染和价性比优异的环保型硅丙乳胶涂料。
78 有机硅-丙烯酸酯类乳液及涂料中有机硅单体含量与性能有什么关系?
有机硅-丙烯酸酯类乳液(硅-丙乳液)的名称比较混乱,甚至微量(5%以下)有机硅单体含量的乳液也称硅丙乳液,使硅丙乳液及涂料进入了误区,影响了硅丙乳液及涂料的信誉。-般建筑物外饰面用苯丙乳液、叔-醋乳液、纯丙乳液配制涂料即可以满足要求。由于硅丙乳液及涂料价格较高,主要使用范围在高层、超高层或有特殊要求的重点建筑物,所以要把硅丙乳液及涂料用在适合部位,才能发挥出价性比。硅丙乳液及涂料不同含量的有机硅单体对其性能的影响见表3—6、表3-7。
①评级方法:5级润湿面积最小,评级最好;1级润湿面积大,评级最差。
从表3-6可以看出,有机硅单体含量越高,润湿面积越小,表面能越低,耐水性也越好,充分说明了有机硅单体对乳液涂膜性能的影响。
表3-7中,有机硅-丙烯酸酯类乳液(有机硅含量不同)加入颜料、填料、助剂等配制成涂料。随着有机硅含量的增加,性能都有所上升,也说明了有机硅加量的重要性。若有机硅达不到-定的含量,其性能并未有显著的提高,因此并非称为硅丙乳胶涂料的产品就-定具有优异的性能。
79 配制硅丙乳胶外墙涂料应注意哪些因素?
由于硅丙乳胶涂料突出的优点是耐候性好,耐水、耐碱,耐酸雨、抗污染性好,附着力强,涂膜吸水性小、透气性大,是-种具有高性能、高装饰性的环保友好型建筑涂料。因此,对涂料的组成也有相应要求。
(1)颜(填)/基比 涂料的颜/基比对于涂料性能的定义并不十分准确,应该采用颜料体积浓度(PVC)更为科学,但由于计算简便、直观,在设计配方时往往采用颜/基比。
内用:颜/基比(颜料、填料质量/乳液固体质量)为6/l~1/1。
外用:颜/基比(颜料、填料质量/乳液固体质量)为4/1~1/1。
(2)白色颜料 最好采用金红石型钛白粉,加量-般占涂料总量20%以上。不宜采用锐钛型钛白粉、立德粉等。
(3)填料 最好采用化学性比较稳定的填料,如石英砂(粉)、沉淀硫酸钡等,不宜采用重质碳酸钙、轻质碳酸钙等填料。
(4)彩色颜料 乳胶涂料大部分采用颜料浆进行调色,-是效率高,二是颜色比较准确。在选用颜料浆时,要注意颜料浆的耐候等级。-般耐候性应在4~5级,耐光性7~8级,并且要耐碱。另外,还应注意和硅丙乳液涂料的拼混性和展色性,这样才能保证装饰效果。
(5)分散剂、润湿剂 在涂料配方中,分散剂、润湿剂所占比例很小,但影响涂料的储存性、开罐效果、施工性能等,要避免此类助剂选用不当,降低硅-丙乳液涂料性能。
(6)流变控制剂(增稠剂) 在乳液涂料中,流变控制剂影响涂料的开罐效果及施工性能,如流平性、抗流挂性、抗飞溅性等。如果涂膜性能优异,而施工性能欠佳,也不能保证涂料的装饰性及萁他性能。因此有了好的成膜物——硅丙乳液,再选择合适的颜/基比,优良的颜料、填料、色浆、助剂,最终才能配制出性能优异的硅丙乳胶涂料。
80 国内外乳胶涂料产品质量的主要差距是什么?
从选用的合成树脂乳液的质量及用其配制建筑涂料的涂膜性能上看,国内的乳胶涂料产品,与国外产品不相上下,某些性能(如耐擦洗性、耐水性、耐污染性等方面)还优于国外样品。但从“开罐效果”及施工性和色彩的柔和性上看就显出较大差距了。总体而言,国外乳胶涂料产品开罐后,给人-种极好的印象,外观细腻、丰满,酷似油漆外观,黏度高而均匀,且具有流动性,色泽淡雅、柔和;施工性好,每平方米施工用料量少,遮盖力强,涂膜平整无刷痕,整体装饰效果好。这从美国、英国、日本、意大利、瑞典等国家的-些涂料公司在国内市场上的产品即可观察到。
与国外产品相比,国内乳胶涂料的开罐效果总体来讲有了很大改善,受到了众多生产厂家的重视。但有些产品仍为上稀下稠、有的甚至有浮水,特别是色漆常常有浮色,必须通过搅拌才可达到均匀。有的乳胶涂料从外观上看是注意了增稠问题,但却失去了流动性,丰满度差。施工性也不十分理想,易产生刷痕。涂料的色彩不够柔和,看上去显得发“楞”,往往是由于复色技术运用得不好而造成的。
这些问题的存在主要与助剂的使用有关。在我国,随着建筑涂料的发展,涂料界已日益重视助剂的开发、研究及推广使用工作,但与国外助剂产品的多样化、系列化还有较大差距。国外的助剂产品分类十分细致,针对某-体系甚至某-品种的某-问题,都有相应的助剂可供选择。而国内的助剂品种较少,往往是-种助剂爹处使用,有些品种还是仿制国外产品进行生产,缺乏特色,这就限制了涂料产品质量的提高。
随着国外助剂系列产品大量涌人中国,为国内建筑涂料水平的提高创造了条件。目前国内许多乳胶涂料产品无论在产品外观还是在施工性能上,都有了很大改善,产品质量有了很大的提高。有些高质量产品已可与国外产品相媲美。
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