高PVC内墙乳胶漆对比率等性能的影响因素
摘要 : 通过实验 , 对影响内墙乳胶漆对比率和贮存稳定性的各种因素进行了分析。
关键词 : 内墙乳胶漆 ; 对比率 ; 贮存稳定性
1 前言
目前 , 市场上常见的内墙乳胶漆为高颜料体积浓度 (PVC) 65 % ～ 75 % 的低价位品种。其配方中颜、填料用量较高 , 通常占 50 % 左右 , 其中填料占绝大部分 , 颜料少量 ; 其乳液通常选用苯丙乳液 , 用量较低 , 只占 10 % 左右。高 PVC 内墙乳胶漆的涂膜对比率和贮存稳定性是非常重要的性能检测项目。
涂膜对比率反映了涂膜遮盖底材的能力 , 是在给定了湿膜或涂布厚度的条件下 , 采用反射率仪在标准黑板与白板上的涂膜的反射率比。在配方中影响对比率大小的主要因素有颜料体积浓度、颜填料的种类与比例、乳液的种类和用量、分散剂的用量以及涂膜的流平性能等。不同颜料体积浓度下乳胶漆对比率的对比方式影响因素是不同的。
在临界颜料体积浓度 (CPVC) 以上 (PVC 小于 CPVC) , 乳胶漆主要靠配方中的钛白粉来提供遮盖。由于钛白粉的折光率与乳液的折光率相差较大 , 干膜与湿膜对底材的遮盖相近 ; 随着 PVC 的逐渐升高 , 体系中乳液的添加量逐渐减少 , 填料的添加量不断增加。由于填料的折光率和乳液的折光率相近 , 在湿膜状态下涂膜接近透明 , 通常情况下在高 PVC 的体系中主要对比其干膜遮盖。
在高 PVC 乳胶漆中常用的颜料是锐钛型钛白粉和立德粉 , 由于锐钛型钛白价格较高 , 其添加量较少或不加 ; 立德粉是一种性能优良和廉价的白色颜料 , 但遮盖能力比锐钛型钛白粉低 ; 常用的填料有重钙、轻钙、滑石粉和高岭土 , 其中轻钙和高岭土能提供部分干膜遮盖 , 提高体系的悬浮性 ; 滑石粉为六方或菱形板状晶体 , 常呈片状、鳞片状或致密块状 , 添加了滑石粉的乳胶漆涂膜手感好、防沉降 ; 重钙在体系中起骨架、填充的作用 , 增加涂膜厚度 , 使涂膜丰满结实。
确定了颜填料的种类和用量后 , 根据所确定的颜填料的种类和用量来确定分散剂用量。当分散剂用量不足时 , 颜填料表面不能被完全覆盖 , 达不到稳定效果 , 影响涂膜的对比率 , 并且在贮存过程中容易出现絮凝或严重后增稠 ; 当分散剂用量过多时 , 会在体系中形成胶束 , 影响涂膜的性能和乳胶漆的贮存稳定性 , 一般可以通过固定颜填料用量 , 在一定范围内改变分散剂用量 , 通过测定体系的旋转粘度来确定分散剂的用量。
对增稠剂种类的选择影响涂膜的流平性 , 最终影响对比率。
乳胶漆的贮存稳定性 : 是指在规定的条件下 , 涂料产品在存放期间对可能发生的变稠、返粗、沉底、结块、胶凝、产生异味等变质现象进行抵抗的能力。涂料的贮存稳定性包括 : 常温贮存稳定性、热贮存稳定性、低温贮存稳定性。将以下乳胶涂料贮存稳定性定为常温下贮存 30 天为期限进行观察。
从颜料体积浓度、颜填料的选择和搭配、乳液种类和用量、分散剂用量和增稠剂的种类与涂膜对比率、乳胶漆的贮存稳定性的关系对低档内墙乳胶漆的配方进行分析和讨论。
2 实验部分
原材料和配方 :
以苯丙乳液 ETERSOL6515 制备乳胶漆。乳液添加量分别为 11 % 、 13 % 、 15 % , 比较乳胶漆涂 膜的对比率和贮存稳定性 , 实验配方见表 1 。
表 1 乳胶漆的配方
3 结果与讨论
3 . 1 颜料体积浓度的影响
随着乳胶漆颜料体积浓度的降低 , 乳液的添加量将不断升高 , 涂膜干膜中被空气取代的水的量减少 , 干膜遮盖力降低 , 对比率下降 , PVC 对乳胶漆对比率的影响见表 2 。
表 2 PVC 对乳胶漆对比率的影响
从表中数据可以看出 , 在其它组分都相同的情况下 , 随着乳液添加量的提高、 PVC 值的增大 , 对比率明显下降。
3 . 2 颜、填料的影响
由于轻钙和高岭土自身结构上的特殊性 , 使得它们在水中吸水率大 , 并具有较强的触变性 , 制备的乳胶漆涂膜的堆积密度小 , 涂膜在干燥过程中 , 其中的水由空气代替 , 因此其有良好的干膜遮盖力
和贮存稳定性。用五组不同的颜、填料制备 PVC = 78 % 的乳胶漆 , 比较乳胶漆涂膜的对比率和贮存稳定性。
表 3 颜填料种类的影响
从表中数据可以看出 , 立德粉、高岭土、轻钙有助于提高体系的对比率 ; 重钙、滑石粉影响较小 ; 滑石粉、轻钙的吸水率大 , 有助于提高体系的贮存稳定性。
3 . 3 乳液的影响
不同的乳液对乳胶漆涂膜的对比率和贮存稳定性的影响是不同的。
分别以四种苯丙乳液制备 PVC = 65 % 的乳胶漆 , 比较乳胶漆涂膜的对比率和贮存稳定性 , 见表 4 所示。
表 4 乳液种类对对比率和贮存稳定性的影响
从表中可以看出 , 乳液牌号对涂膜对比率和乳胶漆的贮存稳定性是有影响的。
3 . 4 分散剂的影响
分散剂能够缩短涂料生产过程中颜、填料的分散时间 , 提高分散效率 , 并使涂料中的颜、填料能长时间地处于分散稳定状态 , 如果分散剂的添加量不足 , 被分散后的颗粒会因范德华力和重力的作用而重新聚
集、絮凝 , 因此分散剂的添加量一定要适量。
3 . 4 . 1 测定颜、填料分散粘度曲线 , 确定分散剂的最佳用量 ( 水 / 125g 、立德粉 / 50g 、重钙 / 120g 、轻钙 / 150g 、高岭土 / 80g 、滑石粉 / 100g ) , 见图 1 和表 5 所示。
分散粘度曲线
表 5 分散剂 5010 分散混合颜、填料的粘度数据
从表 5 的数据可以看出 , 分散剂 Dispersant 5010 的最佳用量为 3g , 通常制备乳胶漆时分散剂的添加量为最佳用量的 1 . 5 倍。
3 . 4 . 2 用 ETERSOL 6515 制备 PVC = 78 % 的乳胶漆 , 分散剂用量分别为 0 . 3 % 、 0 . 5 % 、 0 . 8 % , 比较该乳胶漆涂膜对比率和贮存稳定性 , 见表 6 。
表 6 分散剂的影响
从表 6 数据可以看出 , 乳胶漆在长期贮存的过程中 , 若分散剂加量不足 , 易出现絮凝 ; 若分散剂加量过量 , 则容易出现分层现象。
3 . 5 增稠剂的影响
纤维素类增稠剂主要增加乳胶漆的中低剪粘度 , 触变性大 , 其疏水主键周围水分子通过氢键缔合 , 提高了聚合物本身的流体体积 , 减少了颗粒自由活动的空间 , 提高了体系粘度在颜、填料和乳液之间形成交联的网状结构 , 以使其相互分离 , 对颜、填料极少吸附 , 因此在用纤维素类增稠剂的乳胶漆中 , 触变指数大、流动性差、漆膜流平性差、对比率下降 ; 疏水改性碱溶胀型增稠剂具有水溶型增稠剂和缔合型增稠剂的双重优点 , 可同时对乳液和颜、填料增稠 , 既可以提高低剪粘度 , 也可以提高中高剪粘度 , 改善一道涂刷的遮盖力、流平性、流动性、抗飞溅性、丰满度。因此 , 选用适当的增稠剂 , 改善涂膜的流平性 , 有助于提高对比率。
制备 PVC = 78 % 的乳胶漆 , 分别用纤维素醚类增稠剂、疏水改性碱膨胀型增稠剂增稠 , 比较乳胶漆涂膜的对比率和贮存稳定性见表 7 。
表 7 增稠剂对乳胶漆涂膜的影响
注 :1 . 1 — 4 涂膜的滑爽性、手感依次增强 ;
2 . 分别将上述白色乳胶漆 ( 耐洗刷性能达到国家内墙乳胶漆 标准合格品 ) 添加 3 % 氧化铁红色浆 , 然后兑水 20 % , 在用白 色漆封底的石棉板上涂刷 2 遍。
从表 7 中可以看出 , 乳胶漆触变指数小 , 涂膜流平好 , 对比率较高 , 耐洗刷性提高。
4 结语
归结起来 , 影响低成本内墙乳胶漆的对比率等性能的因素有 : PVC 值对涂膜的对比率影响较大 ; 轻钙和高岭土可明显提高涂膜的对比率和体系的贮存稳定性 ; 适当筛选乳液牌号可以改善对比率和贮存稳定性 ; 少量或过量添加分散剂 , 会导致涂膜的对比率或贮存稳定性下降 ; 从提高涂膜流平性的角度选择适当的增稠剂搭配可明显改善低档内墙乳胶漆中涂膜的对比率和耐洗刷性。
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