乳胶漆配方设计思路

目 录

前言 .................................................................................................... 2

1、涂料的基本特性 . ........................................................................... 2

1.1涂料应具有的特点、性能 ....................................................... 2

1.2涂料的施工性能 ...................................................................... 3

2、涂料的基本组成 . ........................................................................... 4

2.1主要成膜物质(或称为成膜基料) ........................................ 4

2.2次要成膜物质 .......................................................................... 4

2.3辅助成膜物质(分散介质及助剂) ........................................ 4

3、配方理论设计的重要依据PVC 和CPVC .................................... 5

4、乳胶漆主要材料的基本特性和选择 . ........................................... 12

4.1 主要成膜物----合成乳液的选择............................................ 12

4.2 次要成膜物------颜料的选择................................................. 16

4.3 辅助成膜物--------各种助剂的功能和选择 ........................... 17

5、下面我们举个例应用一下 . .......................................................... 31

7、配方设计中应考虑的几个问题: ..................错误!未定义书签。

8、主要材料质量的简易判断方法 .....................错误!未定义书签。

乳胶漆配方设计基础

前言

涂料是一个非常复杂的东西,它是一个由多种材料混合,相互制约,相互促进,协同作用,体现出来的综合效果,才是该涂料的综合性能。所以,组成涂料的每一种材料,对涂料的整体性能都有极大的影响。涂料最基本的要求是主要成膜物要将所有的颜、填料都包裹起来,才能使涂料具有较好的物理化学性能。所以主要成膜物――乳液和颜、填料的选择和搭配比例是配方设计的关键。次要成膜物和助剂是为了帮助乳液更好的包裹颜、填料和有利于涂料的加工、存储、运输、施工以及成膜。有的添加一些功能性助剂是为了赋予涂膜特殊的性能。所以乳胶漆配方设计,首先要了解涂料的组成和及其作用。

1、涂料的基本特性

1.1涂料应具有的特点、性能

a 、具有较好的耐候性

耐候性是指对恶劣天气的抵抗能力,如冻融循环、大风暴雨和烈日等。在规定的某一段时间内保持各项性能指标不变或略降,但仍能符合使用要求。

b 、要能够常温成膜

并非所有的基料均能够常温成膜,对一些玻璃化温度比较高的基料,不适合用作建筑涂料。一般来说,建筑涂料要求能在5~26℃之间成膜。

c 、较好的耐碱性

涂料一般是涂在水泥混凝土、含石灰抹灰材料等碱性墙体上,这些基面碱性比较强,如果涂料抗碱能力弱,则会出现皂化、返碱发花等现象,结果会导致涂层剥落或变色褪色。

d 、耐洗刷性

涂料作为建筑的外衣,在外墙要受到雨水的洗刷,而在内墙要受到用户的刷洗,所以应选用涂料耐洗刷性好的。

1.2涂料的施工性能

a. 涂料施工性能是否良好,一般是指涂料是否易于施涂(刷、喷、滚),易流平,不出现流挂、起皱、缩边、渗色、咬底、干性适中、易打磨、重涂性好以及对施工环境要求低等。

b. 气味:指涂料在使用过程中所散发出来的气味;

c. 刷涂性:涂料刷涂的难易程度;

d. 流平性:施涂后的湿漆膜能够流动而消除涂痕,并且在干燥后能得到均匀平整的漆膜的程度;

e. 搭接性:涂料在分段施工中会出现各段之间的搭接,搭接性即指在搭接处涂料的相互溶合,流平的能力;

f. 重涂性:同一种涂料进行多层涂覆的难易程度与效果;

g. 抗流挂性:在垂直面施工时,涂料防止由于漆膜过厚等原因,在漆膜干燥之前发生局部流淌,形成边缘形状过厚的不均匀涂层的能力;

h. 立体花纹成型性:对于立体花纹饰面涂料,考核其施涂干燥后是否能形成所需的立体花纹效果。

2、涂料的基本组成

涂料通常是以树脂或油为主,并加或不加颜、填料,用有机溶剂或水调制而成的粘稠液体,近年也出现了以固体形态存在的涂料新品种如粉末涂料。各类涂料不论涂料品种的形态(液体或固体)如何,至少应由两种或三种基本成分组成。即分为主要成膜物质(乳液);次要成膜物质(颜、填料)和辅助成膜物质(助剂)。

2.1主要成膜物质(或称为成膜基料)

它主要由乳液、树脂或油料组成,是使涂料牢固附着于物面上形成连续薄膜的主要物质,是构成涂料的基础,决定着涂料的基本特性,乳胶漆的主要成膜是各种有机或者无机物的乳液。在涂料中用量常在20-50%之间。

2.2次要成膜物质

次要成膜物质是指涂料中使用的颜料。这些物料本身不能单独成膜。颜料在乳胶漆中起到提供遮盖力、丰富涂层的色彩及增加涂膜强度的作用。

建筑乳胶漆中常用的体质颜料包括:高岭土、碳酸钙、滑石粉、沉淀硫酸钡、硅酸铝等。通常搭配两种以上使用。

颜、填料在涂料中常用在20-40%之间。

2.3辅助成膜物质(分散介质及助剂)

辅助成膜物质主要是分散介质(即溶剂或水)它是挥发的物料,成膜后不留存在涂膜中,其作用在于使成膜基料分散而形成粘稠液体,本身不能构成涂层,但在涂料制造和施工中都不可缺少。其次是

助剂,它的作用是改善涂料生产或施工过程中出现的问题,同时又可提高和改进涂膜的性能,它用量虽少,但作用很大。乳胶漆常用的助剂主要有:湿润分散剂、消泡剂、流平剂、增调剂、防霉杀菌剂、防沉剂、防浮色发花剂及消光剂等。辅助材料在乳胶漆中常用量在20-30%之间。而助剂用量一般不超过5%。

3、配方理论设计的重要依据PVC 和CPVC

3.1 PVC和CPVC 是涂料配方理论设计最主要的依据。

a. PVC――干涂膜中颜填料所占的体积百分比;在涂料配方中颜料的体积浓度(PVC )定义为在干膜中颜料所占的体积比:PVC=V颜料/(V 颜料+V成膜剂),其中V 颜料:颜料在干膜中体积,V 成膜剂:成膜剂的体积。

b. CPVC――临界颜料体积浓度;当PVC 为某值时,成膜剂刚好填满颜料无规紧密堆积所形成的空隙,此时的PVC 被称为临界颜料体积浓度CPVC 。

CPVC 是涂层配方中的一个重要技术指标,当涂饰配方的PVC 值高于CPVC 时,成膜物质不足以填充颜料堆积形成的空隙时,涂层的物理及化学性能将出现一个转折点。经典理论认为,通过CPVC 点,乳胶漆的涂膜性能,如附着力,起泡,强度,耐擦洗性,抗沾污性,光泽,密度等会产生突变。配方设计时,CPVC 值是个很有用的基准点。根据不同的最终需要,我们可以决定将配方设计为PVC <CPVC 还是PVC >CPVC 。例如需要涂膜有较高地致密性,起到一定的抗碱,抗碳化,抗渗透性,PVC 必须设计得远小于CPVC 。而在一些低成本

乳胶漆中,为提高涂膜的干遮盖力,可适当提高PVC ,使之接近甚至约为超过CPVC 。总之,在配方设计时要综合考虑涂膜的最终需要的性能和所用原料,精心设计配方的PVC 值和CPVC 值之间的关系。

3.2 影响CPVC 的主要因素

在溶剂型涂料配方中,树脂以分子状态溶解于溶剂中,颜料则悬浮于树脂的溶液中。随着有机溶剂的挥发,颜料形成一种紧密堆积状态,而树脂进入颜料堆积所形成的空隙内。因此在大多数情况下,CPVC 值只与颜料的粒径分布及粒子几何外形有关,忽略颜料粒子的形状,假设颜料粒子为球形,可以通过理论计算获得其CPVC 值。然而对于水分散型涂料,其成膜过程就要复杂的多,乳液粒子变形,分子链相互扩散粘合而形成紧密涂层。因此其CPVC 值不仅与颜料粒子的几何外形、粒径及粒径分布有关、还渝乳液粒子形变能力等有关。一般说来水分散型涂料的CPVC 值低于相应的溶剂型涂料的CPVC 值,即溶剂型涂料具有比水分散型涂料更好的包容颜料的能力。

3.3 CPVC与乳胶漆中各种材料的关系

a. CPVC与乳液、颜料粒子几何外形的关系

一般说来,乳液为一粘弹粒子,由于表面张力的作用基本保持标准球形,而颜料粒子一般为刚性颗粒,其几何外形与加工工艺有关。由紧密堆积理论可知,标准球状物体能达到最大的堆积密度,几何外形越偏离球形,堆积密度越小。因此颜料几何外形越接近球形,其CPVC 越大,而要获得致密的连续涂层所需成膜剂越少。

b. CPVC与乳液、颜料粒径的关系

一般来说颜料粒子的粒径与乳液粒径相差越大,CPVC 越高。但颜料粒径越大,遮盖力越低,因此从保证遮盖力的角度出发,颜料粒径在大于可见光的半波长范围内越小越好(越细越好)。从提高涂饰配方的CPVC 角度出发,只有采用更细粒径的乳液。

3.4 乳液的模量(材料在受力状态下应力与应变之比, 该值的大小是表示此材料在外力作用下抵抗弹性变形的能力) 、成膜温度对CPVC 的影响

颜料粒子一般可看成刚性粒子,而成膜剂则为粘弹颗粒,在成膜过程中成膜剂粒子变形融合,包围整个颜料粒子而形成致密涂层。假如成膜剂也为刚性小球,水份挥发后,粒子不能相互融合,将只能获得颜料与成膜剂颗粒的堆积体,而不能获得有一定机械性能的连续涂层。

乳液粒子的形变与乳液粒子的模量与形变外力有关,乳液粒子的模量是形变的内因,它同时受到成膜温度的影响。乳液粒子的硬度越低,成膜温度越高,乳液粒子模量也就越低,乳液粒子的形变能力也就越大,越有利于颜料粒子的相互接近,CPVC 值也就越大。乳液粒子的形变外力是粒子形变的外因,在成膜过程中,这种形变外力来自于乳液自身。形变外力为乳液粒子之间的表面张力、毛细管力、范德华力、重力、反变形力、静电力的综合。从理论模型可计算出形变外力是乳液粒径的函数,乳液的粒径越小,所产生的形变外力越大。成膜温度试验已证明了此理论模型。研究发现,具有相同硬度的高分子水分散体,其粒径越小,成膜温度越低。

成膜助剂的影响

在乳液的水分散少中往往已添加一定量的成膜助剂,它是一类不与水形成共沸而与水能混溶的高沸点有机溶剂,在成膜过程中它后于水份挥发,在成膜的最后阶段,实质上已是溶剂成膜的成膜过程。我们也可以将它看成是增加成膜剂粒子形变能力的一种助剂,随着成膜助剂的加入,CPVC 值上升。

3.5 涂层物化性能与PVC 关系

CPVC 值作为乳胶漆的一个重要参数,可对乳胶漆性能作出参考性评价,一般乳胶漆配方的PVC 值都低于CPVC 值,因此涂层的物化性能与PVC 的关系更能指导乳胶漆配方的设计。

a. 涂膜的硬度、抗拉强度与断裂伸长率与PVC 关系

颜料粒子一般为刚性颗粒,随着颜料浓度的增加,虽然大多数情况下不可能出现象碳黑对橡胶的那种补强效果,但一般说来,涂层的硬度及抗拉强度会随着颜料的加入而上升,而断裂伸长率会下降,当PVC 达到CPVC 值后,涂层中出现了空隙,抗拉强度与断裂伸长率会迅速下降。

b. 剥离强度与PVC 关系

根据粘合理论,涂层与基体之间可以通过机械结合、物理吸附、形成氢键和化学键、相互扩散等作用粘合在一起。被涂表面一般为多孔的相对粗糙的表面,机械结合和相互扩散即渗透起了较大作用,然而物理吸附及氢键的形成也起了很大作用。这种物理吸附和氢键的形成主要来自于涂层中的乳液。因此,在渗透作用相似的情况下,剥离

强度随着PVC 增加而减小,当PVC 超过CPVC 时迅速减小。 c. 遮盖力与PVC 关系

乳胶漆的一个重要目的是装饰被涂物表面,遮盖表面缺陷。遮盖力主要由颜料颗粒对光的反射与折射而产生,它主要决定于颜料粒子的粒径、几何外形,但它与颜料体积浓度也有一定的关系。随着PVC 增加,空隙产生了光散射,遮盖力又会迅速上升,然而空隙散射的是白光,颜料粒子反射或折射有色光,因此虽然遮盖力上升,但也会使涂层失去鲜艳的色彩或者改变原来的颜色,这也是为什么光泽会对颜色的观察有影响。

d. 光泽与PVC 关系

乳胶漆与溶剂型漆成膜过程不一样,表面光泽与PVC 关系也表现出较大差异。在溶剂漆中,颜料分散于树脂的溶液中,成膜时颜料粒子有沉降现象,相对树脂就上浮,因此可形成一个树脂含量较高、光泽较好的表面层。而在乳胶漆中,颜料的沉降现象不明显,在涂层表面有半裸露的颜料粒子,即使是不含颜料的乳液所形成的涂层,表面还保留了乳液粒子堆积所成的粒子痕迹。一般来说乳胶漆光泽比溶剂型漆低,属于亚光型涂料,乳液粒子越细,涂膜光泽越高。随着PVC 增加,同时乳胶漆防污能力也随之下降,当PVC 达到或者超过CPVC 时,涂层出现了空隙,光泽及防污能力迅速下降。 平常人们所讲的光泽一般是指60°光泽,根据涂膜60°光泽大小,人们通俗性的将涂膜光泽划分为:

高光 > 85

半光 40 – 60

蛋壳光(亚光) 10 – 20

平光

3.6 PVC、CPVC 对涂饰材料选择及配方设计的指导意义

CPVC 作为涂饰材料的一个重要参考指标,从以上讨论中我们可以获得以下结论:

a. 对于颜料的选择,应首先考虑其遮盖力,它是颜料的关键功能,其粒径在大于可见光半波长范围内越小越好,从其成膜角度出发选择其粒子尽量接近于球形的颜料。

b. 在乳液粒径选择上,从成膜角度及光泽角度看,应越小越好。但在乳液的合成工艺中,粒径又与其内外乳化剂的用量有关,粒径较细的乳液往往含有较多的内(外)乳化剂,这又对涂层的耐水性会产生较大影响。在粒径选择上要兼顾各因素,在保证涂层耐水性的前提下,选用较细的乳液。

c. 对于相同硬度的乳液,弹性乳液具有更好的成膜能力。在不考虑价格因素时,可首选具有弹性的乳液。

d. 成膜助剂对成膜过程及涂层光泽都有较大影响,所有配方设计基本都加有一定量成膜助剂。

通过对涂层物化性能与PVC 关系的分析我们也可以得到以下对涂饰配方设计的指导意义:

a. 为了提高涂层的粘接牢度,底漆配方中可以少用或不用颜填料,

很多乳液生产厂为我们提供的低漆参考配方中底层常常不含颜填料。

b. 中涂乳胶漆配方中,虽然涂层的抗拉强度随PVC 增加而增大,但

断裂伸长率却随PVC 增加而减少,一般来说,涂层的抗拉强度基本

都已达到要求,而断裂伸长率则关系到涂层的抗开裂性,从此意义上

讲,中间涂层的PVC 越低越好,即在保证遮盖力前提下,尽量采用

低的颜料浓度。

c. 顶层涂层可采用无颜料配方(清漆),以达到较好的光泽及防污能

力。

但是,从经济角度考虑,涂料的 PVC 并非越低越好,提高 PVC

可使涂料成本大幅降低。

常用乳胶漆的 PVC 范围如下:

高光涂料: 20 %- 25 %

外墙涂料: 30 %- 60 %

内墙涂料: 40 %- 70 %

低档内墙涂料: >75 %

弹性涂料: 20 %- 45 %

实际进行配方设计时可以参考上述 PVC 范围,综合考虑涂料性

能、成本及市场定位,先初步确定配方,再对涂料的性能进行测试和

反复调整,直到最终确定适合的配方。

但是,由于CPVC 的测量和PVC 的计算都比较麻烦,在有一定

经验的基础上,人们在配方设计时,经常采用的还是颜基比:颜填料

和成膜物(固体)的重量比。颜基比和PVC 成正比。

4、乳胶漆主要材料的基本特性和选择

4.1 主要成膜物----合成乳液的选择

在乳胶漆中,主要成膜物质是聚合物乳液。乳液的性能很大程度

上决定了乳胶漆的优劣,乳液通常应满足以下要求:

具有良好的耐碱性

能常温成膜

具有较好的耐水性

具有较好的耐候性

a. 乳液的性质

乳液的基本性质可从胶体的性质和涂膜的性质考虑。如果把这些

性质和作为涂料用基料的性质联系起来,则胶体性质主要关系到配漆

适应性和涂料性能,而涂膜的性质主要关系到涂膜性能。

作为胶体的性质,需要考虑分散稳定性、电荷、流动性、泡沫、

颜料结合力和成膜性能。其中,分散稳定性对于用作分散相的乳液来

说是一项最重要的胶体性质,具体来说,需要将它分做化学稳定性、

机械稳定性、冻融稳定性及贮存稳定性来考虑。

下面重点讨论一下乳液的稳定性:

化学稳定性:化学稳定性是指对化学药品的稳定性。在乳胶漆

中分为对钙离子的稳定性, 对成膜剂等的稳定性及对颜、填料的稳

定性等。

机械稳定性:是指乳液在经受机械剪切时的稳定性。在实际生

产过程中因为在泵送、制漆时的搅拌和涂装时的喷涂等操作中都存在

不同程度的机械剪切,因此必须考虑乳液的机械稳定性问题。

冻融稳定性:是指乳液经受冻结和融化交替变化时的稳定性。

由于乳液在运输贮存中有可能受冻,解冻后时应能保持受冻前的稳定

状态。

贮存稳定性:乳液在规定期限内,在正常贮存条件下的稳定性。

不应出现出渣、分水、增稠等现象。

b. 乳液涂膜性质

硬度:取决于聚合物的玻璃化温度 Tg

光泽:透明度和流动性

附着力(粘接性):对各种基材及颜料的粘接性能

柔韧性: 弹性变形的能力

耐受性:包括耐水、耐碱、耐酸、耐光、耐候、耐油、耐污染等

耐性。

c. 聚合物乳液的主要指标:

外观:乳液一般为从乳白色不透明到半透明的液体。

粘度:通常聚合物乳液粘度从几个厘泊到几千厘泊不等。

凝胶物:乳液中出现微量凝胶是允许的,但不应过多,且不应在

储存时继续增加。

玻璃化温度: Tg 值。 Tg 值直接关系到乳胶漆的成膜性能和涂

膜性能,如脆化温度和硬度。乳液聚合物通常是热塑性的,当室温高

于其 Tg 值时,它显现为橡胶态,具有良好的韧性;当室温降到 Tg 以

下时,其表现出脆而硬的玻璃态,无法变形,通常作为乳胶漆基料的

乳液其 Tg 值一般设定在 10~ 30 ℃ 之间, Tg 值基本是由乳液中

化学组成决定的。软硬单体的不同的搭配比例共聚可得到不同 Tg 值

的乳液。

最低成膜温度: MFT 值,以℃表示。乳液的最低成膜温度是由

聚合物粒子内部构造和玻璃化温度决定的。通常的聚合物乳液,其粒

子内部的组成是比较均匀的,在这种情况下, MFT 与乳液聚合物的

玻璃化温度大体一致的。之所以不能完全一致,是因为 MFT 受乳液

中的表面活性剂以及保护胶体和水等影响的缘故。

通过加入成膜助剂,可以对乳液暂时起到增塑作用,降低玻璃

化温度,进而降低 MFT ,促进成膜,成膜后迅速挥发,乳液便恢复

到原来的玻璃化温度。

离子性质:由乳液聚合中使用乳化剂的类型决定,通常为阴离

子型,少数为非离子型。

粒径及粒径分布:聚合物乳液是一个不均相物质。聚合物乳液

呈不规则颗粒状分布。由于所采用的乳化剂和工艺的不同,乳液粒径

变化有很大的范围。常用平均粒径表达乳液的性质。 乳胶漆用乳液

的平均粒径通常为 50nm 到 300nm 之间。乳液粒径直接影响到乳液

的外观,粒度很大的乳液呈完全不透明的白浊态,其成膜完全无光泽,

例如聚醋酸乙烯乳液,平均粒度为 180 - 200nm 的乳液呈带蓝光乳

白色,成膜透明、光泽高。

剩余单体含量:乳液聚合反应一般是能够达到比较高的转化率。

但是仍需对残余单体进行后消除处理,以使其残余量降至最低,来满

足环保法规的要求。

d. 乳胶漆常用乳液及其特性

目前市面上的乳液很多,由于其合成材料的选择、单体的比例、

乳化剂的差异、合成工艺的不同,乳液的性能就千差万别,型号、规

格也让人眼花缭乱。但我们在外墙乳胶漆中常用的不外乎以下几种:

氟碳乳液:具有非常好的耐候性、抗沾污性、保光保色性和综合

性能。适用于制作高档外墙涂料。

硅丙乳液:具有非常好的耐候性、抗沾污性、保光保色性和综合

性能。适用于制作高档外墙涂料。其性能仅次于氟碳乳液

纯丙乳液(一般用弹性乳液):100%纯丙烯酸弹性乳液。漆膜具

有卓越耐候性、长期耐粘污性能等。其漆膜能在常温或低温环境下保

持优异的断裂伸长率,保证漆膜具有优异的柔韧性和回复性。同时赋

于漆膜优良的拉伸强度,使得漆膜在断裂延伸率和拉伸强度之间达到

平衡。为漆膜提供了优秀的保色性和长期抗粉化性能,并具有杰出的

耐紫外老化性能。

苯丙乳液:苯丙乳液具有良好的化学稳定性、机械、冻融稳定性、

亲和性好, 良好的附着力、耐水性, 特别是具有较好的流平性, 涂膜透明

性, 苯丙乳液广泛应用于内墙乳胶漆, 普通外墙漆等产品中。

每一种乳液都有它的特性和特殊用途,现在的乳液很多都是针对

特定的产品来设计生产的。我们在使用的时候要多了解其组成和性

能,根据我们的需要有针对性的来选用。特别是当我们的产品有某些特殊要求时就要选相应的乳液作为主要成膜物使用。

乳液的用量从理论上来讲,要根据CPVC 的比例来决定,保证能有效的包裹所有的颜填料粒子,使涂膜的装饰性、耐候性、耐水、耐碱、耐湿擦性能等达到最佳状态。如果从成本考虑,那又当别论。

4.2 次要成膜物------颜料的选择

次要成膜物主要指水和颜料,水一般用去离子水,就不多说了,这里着重谈谈颜料。

颜料通常分为二类:一类是着色颜料,另一类是体质颜料。 a. 着色颜料

对于乳胶漆,无机颜料和有机颜料都可使用,但从涂料的稳定性和涂膜的耐候性来看,通常无机颜料比较合适。

对于外墙乳胶漆,应选用而候性及耐紫外线性均较强的颜料。白色颜料通常为金红石型钛白粉,有色常选用酞青系和氧化铁系颜料。

对于内墙乳胶漆,由于不必过多考虑耐候性,着色颜料的选择范围相对宽些,白色颜料选用锐钛型钛白粉、立德粉等,有色颜料也可选用有机颜料。

b. 体质颜料

体质颜料又称填料,可起到以下作用:

降低涂膜光泽 ;

改进涂料的流动性 ;

略微改进涂料的遮盖力 ;

作为填料,可降低成本,增加体积 。

还有些体质颜料本身密度小、悬浮性高,可防止密度大的颜料沉淀,改进涂料的物理和化学性质,如耐磨性、耐热性等。由于体质颜料常有消光作用 , 所以在高光漆中一般不使用。

建筑乳胶漆中常用的体质颜料包括:

煅烧高岭土:良好的遮盖性能,优异的悬浮性和抗吸潮、抗冲击性。

重质碳酸钙:白度高、流变性好。耐酸性差。

轻质碳酸钙:白度高、不透明度好。耐酸性差。

滑石粉: 手感好、涂刷性能好。

沉淀硫酸钡:耐酸雨性能优越。

功能性填料:赋予涂膜特殊功能,如高耐腐蚀性、高耐粘污性、隔热性、热反射性、红外发射性等等。

d. 颜料的用量

由于各种颜料的着色力和吸油量不同,故用量波幅很大。从干遮盖、湿遮盖、经济性和对比率等因素考虑,内墙高PVC 工程乳胶漆配方中颜填料量一般控制在涂料总量的47%~52%。外墙乳胶漆配方中的颜填料量一般控制在25-45%左右。

4.3 辅助成膜物--------各种助剂的功能和选择

在涂饰配方中不但含有乳液和颜料,还含有其它材料如消泡剂、分散剂、润湿剂杀菌剂、增稠剂、PH 调节剂等等。

a. 润湿剂、分散剂的选择

分散是乳胶漆生产的关键环节,通常是在机械力作用下利用分散剂来实现的,它可以分为三个基本步骤:(1) 在润湿剂的帮助下,利用润湿介质(水)取代颜料表面的空气及杂质, 达到润湿颜/填料的目的;(2)借助机械剪切如高速分散、砂磨等工艺使凝聚的颜料粉碎和分散成相互隔离的初始粒子。分散剂分子吸附在通常带正电的颜料粒子表面,在颜料颗粒表面形成双电层,产生相互排斥;(3) 利用分散剂的作用来稳定颜/填料悬浮态。分散过程将直接影响涂料的许多关键性能,如:粘度、贮存稳定性、光泽、外观和遮盖力等。因此选择恰当的润湿、分散剂是非常重要的。由于涂料品种的多样性,所使用的相关分散助剂也品种繁多。由于涂料助剂大多价格不菲,取舍之间更有着经济意义。因此,有必要对助剂的选择问题作深入浅出的探讨,达到整体把握的目的。

将润湿分散剂从化学上加以分类是困难的。原因是不同品牌的产品,其组成、结构差别非常大。从实际应用需要,对其进行大致分类则是可能和有意义的。

润湿剂

润湿剂都是一些相对分子质量低于1 500的界面活性剂,主要作用是降低体系的界面张力。一般可在室温下把水溶液的表面张力从

7.2×10-4N/cm降至4.0×10-4N/cm以下,从而有利于分散剂对颜料的作用。微观上是促进颜料的可润湿性,使分散剂易于在颜料表面铺展而结合,形成所谓的锚固关系。另一方面,润湿剂这种降低体系表面张力的作用还是涂料施工必不可少的性能。因为高表面张力的涂料

不易在基面上涂覆,易出现流平不良等缺陷。应用于涂料配方中的润湿剂有别于乳液合成用的表面活性剂。后者以离子型居多,而前者主要是非离子型的酚基或烷基聚氧乙烯类。

润湿剂的HLB(亲水亲油平衡值) 是衡量极性大小的重要参数,一般供应商可以提供这类数据。HLB 高则水溶性好,反之在水中不稳定,需要恰当把握。过高的HLB 易使涂料对商品色浆的接受性变差,易出现浮色、发花等涂料质量和施工缺陷。色浆与基础涂料之间HLB 差距过大可能是水性涂料调色故障的主要原因。

有必要指出的是,钠盐或钾盐型分散剂的HLB 可能超过30以上,而合适的HLB 应该在20以下。遗憾的是,准确测定助剂的HLB 还是相当困难的。

下面是粗略的判定HLB 值的简单办法-水分散法:

水分散法测定助剂的HLB

HLB 范围 分散现象

5-6 不稳定,或分散不良

7-8 经强烈摇荡后呈乳状分散

9-10 经强烈摇荡后呈乳状分散

11-13 稳定的乳状分散体

>13 半透明或灰色分散体,清澈透明溶液

水性分散剂

水性涂料常用的分散剂按分子量的不同通常分为两类:一类是小分子,包括:胺、磷酸盐、羧酸等。另一类为高分子,包括:多元酸均

聚物和多元酸共聚物,其中多元酸共聚物又可衍生出亲水和疏水两种不同类型的分散剂。

根据分子结构和特性可分为四类

水溶性高分子聚合电解质类。

以聚丙烯酸盐(钠、钾、铵) 类为代表(731A 、OROTAN 快易、5040等),属强离子性。商品形式多为20%—30%的水溶液。聚合度在12~18之间具优良的分散能力,主要用于无机颜料的分散,可急剧降低研磨料的黏度,但形成的色浆具触变性。由于离子浓度大,分散体的稳定性并不好,且HLB 偏高,初期对颜料的润湿差,需润湿剂的密切配合。涂料的色浆接受性差,易出现调色障碍(商品色浆主要用HLB 较低的高分子助剂制造) ,但价格便宜,用于白漆制备,添加量低,不适合基础漆的制备。

亲水性丙烯酸酯共聚物。

由于离子浓度大大降低,研磨料既有适宜的剪切力,又可形成黏度稳定的分散体,对分散无机颜料非常适合,其结构多含有聚氧乙烯、磺酸基等接枝单元。除具静电斥力稳定机制外,尚依赖空间位阻使分

散体得以稳定。由于HLB 适中,配漆性能良好。

线性大分子离子型或非离子型化合物。

大部分为聚氧乙烯类活性剂。由于相对分子质量低,聚集态易于流动,所以商品形式多为100%或85%等高固体含量组成。具有一端高密度活性基团结构的品种用于无机颜料的分散性能优良。用于有机颜料和炭黑的品种具二端平面大л键环结构或亲颜料基团。此类助剂HLB 与第(2)类相似,但属水溶性,可能会从涂膜中游离,有损涂层的理化性能。也有疏水性的此类助剂,应用上较为安全。

疏水性共聚物分散剂。

大部分也是丙烯酸类,但基本不显示离子性,有的含有胺类接枝单元等,以空间位阻和有效锚固基团作用稳定颜料。HLB 低,制备颜料浆时提供适宜的剪切力环境,既适宜分散无机颜料,又可分散有机颜料和炭黑,是水性分散剂的开发方向。虽然其用量较大(可为离子性助剂的数倍) ,但同时作为载体树脂,所得颜料浆具优良的展色性和稳定性,又由于不可逆的水溶性和较高的相对分子质量,可作为成膜物看待,不会产生副作用。

分散剂的用量应严格控制。实验证明,分散剂用量不足,贮存粘度会急剧上升;分散剂用量过多,贮存过程会出现分水。一般我们推荐分散剂用量为粉体总质量份的0.6%~0.8%。

b. 消泡剂的选择

涂料制造过程中需要使用各种高速混合机, 如三辊机、砂磨机和球磨机等。涂料涂装时所用的各种方式方法, 如空气喷涂、无气喷涂、

辊涂、流涂和淋涂等。在这些过程中, 都会程度不同地增加涂料体系的自由能, 帮助产生泡沫, 这是产生泡沫的外部因素。

涂料工业中水性乳胶涂料的泡沫问题最为突出, 这是它的特殊配方和特殊生产工艺所致。(1)乳胶漆是以水为稀释剂在乳液聚合时就必须使用一定数量的乳化剂, 才能制取稳定的水分散液。乳化剂的使用, 致使乳液体系表面张力大大下降, 这是产生泡沫的主要原因。(2)乳胶漆中分散颜料的润湿剂和分散剂也是降低体系表面张力的物质, 有助于泡沫的产生及稳定。(3)乳胶漆粘度低则不易施工, 使用稠剂后则使泡沫的膜壁增厚而增加其弹性, 使泡沫稳定而不易消除。(4)生产乳液时游离单体的抽取; 配制乳胶漆时的调整分散及搅拌; 施工过程上的喷、刷、辊等操作。

所有这些都能不同程度地改变体系的自由能, 促使泡沫产生。乳胶漆的泡沫问题, 使生产操作困难, 泡沫中的空气不仅会阻碍颜料或填料的分散, 也使设备的利用率不足而影响产量; 装罐时因泡沫, 需多次灌装。施工中给漆膜留下的气泡造成表面缺陷, 既有损外观, 又影响漆膜的防腐性和耐候性。

消泡剂的分类

消泡剂的分类, 不同的参考书上往往有不同的方法。那么我们一般可以认为, 主要有四大类市场上比较常见。目前国际市场上的消泡剂种类繁多,性能各异,下面就具体选择几种具有代表性的有机硅消泡剂,来就其特点及性能进行对比和分析:

硅油和矿物油消泡剂

将单纯的有机硅(如二甲基硅油)乳化后,其表面张力迅速降低,使用很小量即能达到很强的破泡和抑泡作用,成为一种重要的消泡剂成份,常用的有机硅消泡剂都是以硅油作为基础组分,配以适宜的溶剂,乳化剂或无机填料配制成的,有机硅作为优良的消泡剂,特别具有一系列不同于非硅系消泡剂的特点。硅油具有特殊的化学结构,它属于非极性化合物,而其溶解度参数又与有机化合物相差很大,因此它既不溶于水或含有极性基团的化合物,也不溶于非极性化合物,这就决定其既可用于水体系,又可用于油体系,不仅用途广,抑泡能力强,而且其破泡效果也大为增强。

聚硅氧烷消泡剂

聚硅氧烷消泡剂通常由聚二甲硅氧烷和二氧化硅两个主要组成物质适当配合而成,以聚二甲基硅氧烷为基材的消泡剂是消泡体系中一类理想的消泡剂,就是因为其不溶于水,较难乳化,聚二甲基硅氧烷比碳链烃表面性能低,因此比通常应用的表面活性剂表面张力更低。单纯的聚二甲基硅氧烷抑泡性能差而迟缓,消泡作用需要二氧化硅粒子来加强,二氧化硅粒子被硅油带到泡沫的空气—水界面上并进入气泡液膜由于其疏水性, 与表面活性剂发泡液滴的接触角大于90°, 从而迫使发泡液体从固体疏水粒子表面排开,引起泡沫的局部迅速排液而导致破裂,这样,由于协同作用,两种组成物质产生了良好的消泡效果。

聚醚改性消泡剂

聚醚改性有机硅,是在硅氧烷分子中嵌入聚醚链段制得的聚醚 -

硅氧烷共聚物(简称硅醚共聚物)。聚硅氧烷类消泡剂具有消泡迅速,抑泡时间长和安全无毒等特点,但它难溶于水,耐高温,耐强碱性差,聚醚类消泡剂水溶性好,耐高温,耐强碱性强,但其消泡速度和抑泡时间都不甚理想,通过缩合技术接枝在聚硅氧烷链上引入聚醚链,使之具有二类消泡剂的优点,成为一种性能优良,有广泛应用前景的消泡剂。

在硅醚共聚物的分子中,硅氧烷段是亲油基,聚醚段是亲水基。聚醚链段中聚环氧乙烷链节能提供亲水性和起泡性,聚环氧丙烷链节能提供疏水性和渗透力,对降低表面张力有较强的作用。聚醚端基的基团对硅醚共聚物的性能也有很强的影响。常见的端基有羟基、烷氧基等。调节共聚物中硅氧烷段的相对分子质量,可以使共聚物突出或减弱有机硅的特性。同样,改变聚醚段的相对分子质量,会增加或降低分子中有机硅的比例,对共聚物的性能也会产生影响。

聚醚改性有机硅消泡剂很容易在水中乳化,亦称作“自乳化型消泡剂”,在其浊点温度以上时,失去对水的溶解性和机械稳定性,并耐酸、碱和无机盐,可用于苛刻条件下的消泡。

我们在选择水性涂料的消泡剂的时候要注意的是,(1)消泡能力强;(2)稳定性好;(3)不影响光泽;(4)没有重涂性等障碍。同时,要注意不同的体系要用不同类型的消泡剂, 如丙烯酸乳液、聚氨酯分散体、水溶性树脂等各体系所适用的消泡剂类型都不相同, 具体要通过实验来验证。大家在建议大家采用高速搅拌法检验消泡剂的消泡能力。固定转速、搅拌时间、用量、粘度等参数, 然后比较泡沫的的高度以及

消除的时间。

有很多消泡剂有很强的破泡能力, 但是抑泡能力较差, 对使用过程中产生的气泡作用不大, 这时就要考虑两种或多种消泡剂混合使用, 并且应该分两次加入, 研磨时加入抑泡效果好的消泡剂, 成漆时加入破泡效果好的消泡剂。当然, 消泡和体系粘度也有关, 粘度小消泡自然快。另外, 消泡和体系的挥发性也有关, 挥发很快的漆液, 表面会干结, 当气泡浮到表面来不及破灭, 就被固定住, 会越积越多。

消泡剂的用量

一般高粘度的乳胶漆, 由于消泡困难, 稳泡因素也多, 加量稍多些, 一般为0.3-1.0%。低粘度的乳胶漆或水溶性涂料, 尤其是水溶性涂料, 由于含有一定量的助溶剂, 可以适当减少用量, 一般为0.01-0.2%即可。其他水性涂料或树脂, 一般为0.1%左右。反正加量并不是越高越好, 多了会引起缩孔、油花等漆病, 含硅的消泡剂多了, 还会影响再涂性。 c. 增稠剂的选择

所谓增稠剂,顾名思义就是通过增加体系的稠度,使体系在生产,运输,储存,施工过程中能保持稳定合适的粘度的一种添加剂。 增稠剂的种类及增稠机理

无机增稠剂:

水性体系中无机增稠剂主要是一些粘土类。如:膨润土、高岭土,硅藻土(主要成分是SiO2, 具有多空结构)因为具有一定的悬浮性,有时候也做为增稠体系的辅助增稠。用得不多,有一定的局限性,就不多说了,当然它还是有一些特性是很有用的。

纤维素:

纤维素是由β-葡萄糖缩合而成的天然高聚物,利用葡萄糖基环中羟基的特性,可使纤维素发生多种反应,从而产生一系列衍生物,其中经过酯化和醚化反应得到的纤维素酯或纤维素醚衍生物是最重要的纤维素衍生物。常用的产品有羧甲基纤维素,羟乙基纤维素,甲基纤维素,羟丙基甲基纤维素等。羧甲基纤维素因为含有易溶于水的钠离子,所以耐水性很差,且其主链上取代基的数目较少,所以很容易受细菌的腐蚀产生分解,使水溶液粘度降低发臭等现象,乳胶漆中应用很少,一般用在低档聚乙烯醇胶水涂料和腻子里面。甲基纤维素的水溶解速度一般比羟乙基纤维素略低一些,另外溶解过程中可能会有少量的不溶物,会影响涂膜的外观和手感,所以也很少应用入乳胶漆中。但甲基水溶液的表面张力比其他纤维素水溶液略低一些,所以是用在腻子里面是很好的一种纤维素增稠剂。羟丙基甲基纤维素也是一种大量使用在腻子领域的纤维素增稠剂,现在主要应用在水泥基或灰钙基的腻子(或其他无机粘结剂)里面。羟乙基纤维素因其有很好的水溶性和保水性,和其他纤维素相比对涂膜性能影响较小,所以大量的使用在乳胶漆体系。羟乙基纤维素的优点有增稠效率高,相容性好,储存稳定性好,黏度的pH 稳定性佳,缺点是流平流动性差,抗飞溅性差,为了改进这些缺点,出现了疏水改性缔合型羟乙基纤维素(HMHEC )。

聚羧酸盐类:

这种聚羧酸盐类中高分子量是增稠剂,低分子量就是分散剂。它

们在体系中主链主要吸附水分子,使分散相粘度提高;另外也有可能吸附于乳胶粒子表面形成包覆层, 使乳胶粒径变大, 乳胶水合层变厚,使乳胶内相黏度提高。但这种类型的增稠剂增稠效率比较低,所以在涂料应用中逐渐被淘汰。现在主要把这种增稠剂应用在色浆的增稠,因为其分子量较大,所以对色浆分散性和储存稳定性有帮助。 碱溶胀性增稠剂:

碱溶胀性增稠剂主要有两种类型:普通碱溶胀型增稠剂和缔合性碱溶胀增稠剂,他们之间最大的区别就是分子主链上含有缔合单体的不同。缔合性碱溶胀增稠剂因在主链结构中,共聚有可以相互吸附的缔合单体,所以在水溶液中电离后,分子内或分子间可以产生相互吸附作用,使体系粘度迅速上升。

普通碱溶胀型增稠剂:

普通碱溶胀类增稠剂主要的产品代表类型有ASE-60。ASE-60类主要采用甲基丙烯酸和丙烯酸乙酯共聚,在共聚过程中甲基丙烯酸大概占固含量的1/3,因为羧基的存在使分子链具有一定的亲水性,中和成盐过程中因为电荷的排斥,使分子链展开,从而使体系粘度升高,产生增稠效果。但有时候因为交联剂的作用使分子量过于增大,在分子链展开过程中,短时间里分子链没有很好的亲水分散开,在长期储存过程中,分子链逐渐舒展,从而带来粘度的后增稠。另外由于此类增稠剂分子链中的疏水单体少,不太容易产生分子间的疏水络合,主要是分子内的相互吸附,因此这类增稠剂增稠效率低,所以很少单独使用,主要和其他类增稠剂复合使用。

缔合(协和) 型碱溶胀增稠剂:

这类增稠剂现在因为缔合单体的选用和分子结构设计的不一样,有很多的品种。其主链结构主要也是由甲基丙烯酸和丙烯酸乙酯组成,缔合单体在结构中像触角,只是少量的分布。就是这些像章鱼触角一样的缔合单体,在增稠剂的增稠效率中扮演了最主要的角色,结构中的羧基在中和成盐过程中,分子链也像普通碱溶胀增稠剂一样产生电荷排斥,从而使分子链展开。其中的缔合单体也随着分子链的展开舒展,但其结构中同时含有亲水链和疏水链,所以会在其分子内或分子间产生类似表面活性剂之类大的胶束结构,这些胶束由缔合单体相互吸附产生的,也有缔合单体以乳液粒子(或其他粒子)的架桥作用相互吸附的。胶束产生以后,就像圈地运动一样,把体系中的乳液颗粒、水分子颗粒或其他颗粒相对静止地固定下来,从而使这些分子(或颗粒)的活动能力减弱,体系粘度升高。因此这类增稠剂的增稠效率特别是在高乳液含量的乳胶漆中的增稠效率要远远优于普通碱溶胀型增稠剂,因而在乳胶漆中被大量采用,主要的产品代表类型有TT-935。 缔合型聚氨酯(或聚醚)增稠流平剂:

一般增稠剂都有非常高的分子量(如纤维素和丙烯酸类),它们在水溶液中分子链伸展而使体系粘度增高。聚氨酯(或聚醚)类分子量都很小,它主要是通过分子间亲油链段范得华力的相互作用而形成缔合,但这种缔合力较弱,在一定外力作用下就可能使缔合分离,从而使粘度下降,有利于涂膜流平,所以可以起到流平剂的作用。当消除剪切力以后,它又可以迅速恢复缔合,体系粘度上升。这种现象有

利于在施工中降低粘度,增加流平;而剪切力失去后,马上恢复粘度增大涂膜厚度。在实际应用中我们更关心这类缔合型增稠剂对高分子乳液的增稠效果。主要高分子乳胶粒子也参与了体系的缔合,使得这类增稠流平剂在低于其临界浓度时也有很好的增稠(或流平)作用;当这类增稠流平剂浓度高于其在纯水中临界的浓度时,它自身就可以形成缔合,粘度迅速上升。所以这类增稠流平剂在低于其临界浓度时,由于乳胶粒子参与了部分缔合,乳液粒径越小缔合作用越强,其粘度会随着乳液量的增加而增大。另外,有些分散剂(或丙烯酸增稠剂)含有疏水结构, 它的憎水基与聚氨酯的憎水基有相互吸附作用,从而使体系形成一个大的网络结构,有利于增稠。

增稠剂的用量

在水性涂料的配方设计中,增稠剂的搭配使用是非常重要的一个环节,它关系到乳胶漆的很多性能,如施工性、展色性、储存性以及外观等。因此,我们在选用增稠剂的时候要全面考虑其对乳胶漆储存性、施工性、流平性等的影响。在实际使用中增稠剂的量是比较灵活的,主要是要用它控制乳胶漆的粘度在合适的范围内。一般纯丙外墙乳胶漆, 粘度都调整到95-100kU 较为合适。

d. 其他助剂的选用:

防霉、杀菌剂

乳胶漆主要是聚合物颗粒的水分散体和颜料颗粒的水分散体的混合物,要得到好的施工性能和漆膜性能必须添加各种助剂来达到要求,而这些物质大部分含有微生物所必需的营养物,为细菌和霉菌的

生长发育提供了良好的营养条件。每年都有相当数量的水性涂料(特别是乳胶漆),由于微生物的腐败感染而失去效用,造成极大的浪费,这就要求在设计配方与实际生产时必须把微生物的防治作为一个重要的因素来慎重对待。

涂料用防霉、杀菌剂的主要作用是防止涂料贮存时腐败变质及涂装后涂膜长霉。微生物包括数以千万计的霉菌和细菌,在自然界中无处不在,只要存在适合的环境,微生物便会大量繁殖,而乳胶漆中的一些组分正好成为微生物的良好培养基。乳胶漆在贮存过程中,由于细菌的繁殖,使产品性能遭到破坏,质量下降,出现鼓气、胀桶、黏度降低、颜料沉淀、乳液破乳等现象,最终导致乳胶漆的废弃,给使用者和生产者造成损失。因此乳胶漆中,根据环境和温度不同,都要所有不同类型和不同量的防霉剂、杀菌剂。一般使用量为涂料总量的0.1-0.2%。

成膜助剂

成膜助剂,顾名思义是帮助乳胶漆形成完整涂膜的助剂。我们为了降低乳液粒子的模量,增加其变形和流动性,使其能更好的包裹颜填料粒子,降低乳胶漆的成膜温度,我们在配方设计时加入了成膜助剂。常用的是醇脂12(化学名:2,2,4-三甲基1,3-戊二醇单异丁酸酯,商品名:TEXANOL 酯醇),醇脂12成膜助剂是一种效果显著的乳胶漆专用助剂. 降低乳胶漆的成膜温度,明显改善成膜性能,提高漆膜的光泽度,强度以及抗粉化性能,增进流平性. 在乳胶漆中,它可以有效的聚结、软化、融合乳液粒子、使乳液的成膜温度大大降低,有

利于乳胶漆的施工应用。 另外,该产品对于颜料的加入,不但具有一定的湿润分散作用,还可以改善乳胶漆中颜料的均匀性及稳定性,对于漆膜的耐擦洗性能、冻融稳定性、附着力、机械强度均有一定的推进作用。视乳液加入量和成膜温度变化,一般加入量为乳液固含量的3-10%(不宜大于12%)。

抗冻剂

由于乳胶漆的溶剂是水,当环境温度降到涂料冰点时,乳胶漆将会结冰,破坏乳液的稳定性,从而使涂料报废。因此,在配方设计时要加入适量的抗冻剂,提高乳胶漆的冰点,使其在较低温度下也不会结冰。乳胶漆中常用的有丙二醇和乙二醇。当丙二醇在水中的浓度为30%时,水的冰点可以降到-12.7℃,其浓度为40%时,冰点可以降到-22.1℃。

5、下面我们举个例应用一下

设计一款外墙弹性半光平涂乳胶漆,质量符合GB/T9755—2001和JG/T172—2005(弹性建筑涂料)。

根据光泽和外墙耐候性以及抗开裂性的要求,我们首先考虑PVC 或者颜基比,根据经验,PVC 控制在35%左右,相应的颜基比控制在2左右。一般外墙乳胶漆固体份控制在55%:作为弹性涂料的成膜物质,应选择既软又韧,弹模量低,极限强度适中,延伸率高的乳液。乳液的玻璃温度Tg 值越低,弹性越好,延伸率越高;但Tg 值过低,涂膜在较高温度下,会出现回粘现象,导致涂膜耐热、耐水性差。罗门哈斯的2471弹性乳液,具有优异的柔韧弹性、抗裂性、钙离子稳

定性、粉料相容性,耐水耐碱性,较好的耐沾污性,与底材附着力强、性价比高。2471的固含在50%左右,根据颜基比和乳胶漆的固体含量,可以确定乳液用量大约35%,颜填料用量为(55%—17.5%)37.5%,颜料采用进口金红石型钛白粉及其他耐候性、耐光性好的无机、有机着色颜料。为达到适当的颜料体积浓度, 增加涂料的固体分, 提高涂膜的硬度及抗污染性。煅烧高岭土遮盖力高,容易分散,有助于提高光泽,耐候性好。重钙性能稳定,提高机械强度,但重钙在配方中比例增大,伸长率和耐碱性提高,而强度下降。因为重钙吸油量低,单位质量内弹性乳液所贡献的弹性大而颜填料中,根据经验,要满足遮盖力的要求,钛白(白色漆)需要20%。

助剂的添加量相对较低,但是在建筑涂料中影响很大,有利于改善生产工艺,提高生产效率,改进涂料的性能,改善施工性能,防止涂膜产生病态,改进涂膜的使用性能等等;因此必须注意各种助剂的匹配和最佳添加量。①润湿剂选用X-405, 辛基酚聚氧乙烯醚,非离子表面活性剂,很好地降低系统的表面张力,达到润湿效果。②分散剂选用铵盐分散剂5040,它吸附在颜填料的表面并将分散的粒子包覆起来,由于静电排斥的结果,分散剂可以阻止粒子的再次结团从而使分散体系稳定下来,并且涂膜耐水性好,防止颜料絮凝、降低浮色、发花,改善涂料的储存稳定性、增加光泽和流平性等。③增稠剂HASE 和HEUR 配合使用,因为乳胶漆的特性是假塑性流体,其黏度对剪切力、剪切时间具有依赖性,需要控制3个黏度:低剪黏度(贮存稳定性)、中剪黏度(流平及抗流挂性)、高剪黏度(控制飞溅及提高丰满

度),因此用三种增稠剂搭配来满足需求黏度。辅助成膜物的选用要通过分析和大量的试验来确定。根据经验我们将初步配方设计如下:

以上配方经过试验、测试、调整、验证后就可以上生产线进行工业化生产定型。在生产过程中还要反复试验调整才能成为一个成熟的生产配方。

目 录

前言 .................................................................................................... 2

1、涂料的基本特性 . ........................................................................... 2

1.1涂料应具有的特点、性能 ....................................................... 2

1.2涂料的施工性能 ...................................................................... 3

2、涂料的基本组成 . ........................................................................... 4

2.1主要成膜物质(或称为成膜基料) ........................................ 4

2.2次要成膜物质 .......................................................................... 4

2.3辅助成膜物质(分散介质及助剂) ........................................ 4

3、配方理论设计的重要依据PVC 和CPVC .................................... 5

4、乳胶漆主要材料的基本特性和选择 . ........................................... 12

4.1 主要成膜物----合成乳液的选择............................................ 12

4.2 次要成膜物------颜料的选择................................................. 16

4.3 辅助成膜物--------各种助剂的功能和选择 ........................... 17

5、下面我们举个例应用一下 . .......................................................... 31

7、配方设计中应考虑的几个问题: ..................错误!未定义书签。

8、主要材料质量的简易判断方法 .....................错误!未定义书签。

乳胶漆配方设计基础

前言

涂料是一个非常复杂的东西,它是一个由多种材料混合,相互制约,相互促进,协同作用,体现出来的综合效果,才是该涂料的综合性能。所以,组成涂料的每一种材料,对涂料的整体性能都有极大的影响。涂料最基本的要求是主要成膜物要将所有的颜、填料都包裹起来,才能使涂料具有较好的物理化学性能。所以主要成膜物――乳液和颜、填料的选择和搭配比例是配方设计的关键。次要成膜物和助剂是为了帮助乳液更好的包裹颜、填料和有利于涂料的加工、存储、运输、施工以及成膜。有的添加一些功能性助剂是为了赋予涂膜特殊的性能。所以乳胶漆配方设计,首先要了解涂料的组成和及其作用。

1、涂料的基本特性

1.1涂料应具有的特点、性能

a 、具有较好的耐候性

耐候性是指对恶劣天气的抵抗能力,如冻融循环、大风暴雨和烈日等。在规定的某一段时间内保持各项性能指标不变或略降,但仍能符合使用要求。

b 、要能够常温成膜

并非所有的基料均能够常温成膜,对一些玻璃化温度比较高的基料,不适合用作建筑涂料。一般来说,建筑涂料要求能在5~26℃之间成膜。

c 、较好的耐碱性

涂料一般是涂在水泥混凝土、含石灰抹灰材料等碱性墙体上,这些基面碱性比较强,如果涂料抗碱能力弱,则会出现皂化、返碱发花等现象,结果会导致涂层剥落或变色褪色。

d 、耐洗刷性

涂料作为建筑的外衣,在外墙要受到雨水的洗刷,而在内墙要受到用户的刷洗,所以应选用涂料耐洗刷性好的。

1.2涂料的施工性能

a. 涂料施工性能是否良好,一般是指涂料是否易于施涂(刷、喷、滚),易流平,不出现流挂、起皱、缩边、渗色、咬底、干性适中、易打磨、重涂性好以及对施工环境要求低等。

b. 气味:指涂料在使用过程中所散发出来的气味;

c. 刷涂性:涂料刷涂的难易程度;

d. 流平性:施涂后的湿漆膜能够流动而消除涂痕,并且在干燥后能得到均匀平整的漆膜的程度;

e. 搭接性:涂料在分段施工中会出现各段之间的搭接,搭接性即指在搭接处涂料的相互溶合,流平的能力;

f. 重涂性:同一种涂料进行多层涂覆的难易程度与效果;

g. 抗流挂性:在垂直面施工时,涂料防止由于漆膜过厚等原因,在漆膜干燥之前发生局部流淌,形成边缘形状过厚的不均匀涂层的能力;

h. 立体花纹成型性:对于立体花纹饰面涂料,考核其施涂干燥后是否能形成所需的立体花纹效果。

2、涂料的基本组成

涂料通常是以树脂或油为主,并加或不加颜、填料,用有机溶剂或水调制而成的粘稠液体,近年也出现了以固体形态存在的涂料新品种如粉末涂料。各类涂料不论涂料品种的形态(液体或固体)如何,至少应由两种或三种基本成分组成。即分为主要成膜物质(乳液);次要成膜物质(颜、填料)和辅助成膜物质(助剂)。

2.1主要成膜物质(或称为成膜基料)

它主要由乳液、树脂或油料组成,是使涂料牢固附着于物面上形成连续薄膜的主要物质,是构成涂料的基础,决定着涂料的基本特性,乳胶漆的主要成膜是各种有机或者无机物的乳液。在涂料中用量常在20-50%之间。

2.2次要成膜物质

次要成膜物质是指涂料中使用的颜料。这些物料本身不能单独成膜。颜料在乳胶漆中起到提供遮盖力、丰富涂层的色彩及增加涂膜强度的作用。

建筑乳胶漆中常用的体质颜料包括:高岭土、碳酸钙、滑石粉、沉淀硫酸钡、硅酸铝等。通常搭配两种以上使用。

颜、填料在涂料中常用在20-40%之间。

2.3辅助成膜物质(分散介质及助剂)

辅助成膜物质主要是分散介质(即溶剂或水)它是挥发的物料,成膜后不留存在涂膜中,其作用在于使成膜基料分散而形成粘稠液体,本身不能构成涂层,但在涂料制造和施工中都不可缺少。其次是

助剂,它的作用是改善涂料生产或施工过程中出现的问题,同时又可提高和改进涂膜的性能,它用量虽少,但作用很大。乳胶漆常用的助剂主要有:湿润分散剂、消泡剂、流平剂、增调剂、防霉杀菌剂、防沉剂、防浮色发花剂及消光剂等。辅助材料在乳胶漆中常用量在20-30%之间。而助剂用量一般不超过5%。

3、配方理论设计的重要依据PVC 和CPVC

3.1 PVC和CPVC 是涂料配方理论设计最主要的依据。

a. PVC――干涂膜中颜填料所占的体积百分比;在涂料配方中颜料的体积浓度(PVC )定义为在干膜中颜料所占的体积比:PVC=V颜料/(V 颜料+V成膜剂),其中V 颜料:颜料在干膜中体积,V 成膜剂:成膜剂的体积。

b. CPVC――临界颜料体积浓度;当PVC 为某值时,成膜剂刚好填满颜料无规紧密堆积所形成的空隙,此时的PVC 被称为临界颜料体积浓度CPVC 。

CPVC 是涂层配方中的一个重要技术指标,当涂饰配方的PVC 值高于CPVC 时,成膜物质不足以填充颜料堆积形成的空隙时,涂层的物理及化学性能将出现一个转折点。经典理论认为,通过CPVC 点,乳胶漆的涂膜性能,如附着力,起泡,强度,耐擦洗性,抗沾污性,光泽,密度等会产生突变。配方设计时,CPVC 值是个很有用的基准点。根据不同的最终需要,我们可以决定将配方设计为PVC <CPVC 还是PVC >CPVC 。例如需要涂膜有较高地致密性,起到一定的抗碱,抗碳化,抗渗透性,PVC 必须设计得远小于CPVC 。而在一些低成本

乳胶漆中,为提高涂膜的干遮盖力,可适当提高PVC ,使之接近甚至约为超过CPVC 。总之,在配方设计时要综合考虑涂膜的最终需要的性能和所用原料,精心设计配方的PVC 值和CPVC 值之间的关系。

3.2 影响CPVC 的主要因素

在溶剂型涂料配方中,树脂以分子状态溶解于溶剂中,颜料则悬浮于树脂的溶液中。随着有机溶剂的挥发,颜料形成一种紧密堆积状态,而树脂进入颜料堆积所形成的空隙内。因此在大多数情况下,CPVC 值只与颜料的粒径分布及粒子几何外形有关,忽略颜料粒子的形状,假设颜料粒子为球形,可以通过理论计算获得其CPVC 值。然而对于水分散型涂料,其成膜过程就要复杂的多,乳液粒子变形,分子链相互扩散粘合而形成紧密涂层。因此其CPVC 值不仅与颜料粒子的几何外形、粒径及粒径分布有关、还渝乳液粒子形变能力等有关。一般说来水分散型涂料的CPVC 值低于相应的溶剂型涂料的CPVC 值,即溶剂型涂料具有比水分散型涂料更好的包容颜料的能力。

3.3 CPVC与乳胶漆中各种材料的关系

a. CPVC与乳液、颜料粒子几何外形的关系

一般说来,乳液为一粘弹粒子,由于表面张力的作用基本保持标准球形,而颜料粒子一般为刚性颗粒,其几何外形与加工工艺有关。由紧密堆积理论可知,标准球状物体能达到最大的堆积密度,几何外形越偏离球形,堆积密度越小。因此颜料几何外形越接近球形,其CPVC 越大,而要获得致密的连续涂层所需成膜剂越少。

b. CPVC与乳液、颜料粒径的关系

一般来说颜料粒子的粒径与乳液粒径相差越大,CPVC 越高。但颜料粒径越大,遮盖力越低,因此从保证遮盖力的角度出发,颜料粒径在大于可见光的半波长范围内越小越好(越细越好)。从提高涂饰配方的CPVC 角度出发,只有采用更细粒径的乳液。

3.4 乳液的模量(材料在受力状态下应力与应变之比, 该值的大小是表示此材料在外力作用下抵抗弹性变形的能力) 、成膜温度对CPVC 的影响

颜料粒子一般可看成刚性粒子,而成膜剂则为粘弹颗粒,在成膜过程中成膜剂粒子变形融合,包围整个颜料粒子而形成致密涂层。假如成膜剂也为刚性小球,水份挥发后,粒子不能相互融合,将只能获得颜料与成膜剂颗粒的堆积体,而不能获得有一定机械性能的连续涂层。

乳液粒子的形变与乳液粒子的模量与形变外力有关,乳液粒子的模量是形变的内因,它同时受到成膜温度的影响。乳液粒子的硬度越低,成膜温度越高,乳液粒子模量也就越低,乳液粒子的形变能力也就越大,越有利于颜料粒子的相互接近,CPVC 值也就越大。乳液粒子的形变外力是粒子形变的外因,在成膜过程中,这种形变外力来自于乳液自身。形变外力为乳液粒子之间的表面张力、毛细管力、范德华力、重力、反变形力、静电力的综合。从理论模型可计算出形变外力是乳液粒径的函数,乳液的粒径越小,所产生的形变外力越大。成膜温度试验已证明了此理论模型。研究发现,具有相同硬度的高分子水分散体,其粒径越小,成膜温度越低。

成膜助剂的影响

在乳液的水分散少中往往已添加一定量的成膜助剂,它是一类不与水形成共沸而与水能混溶的高沸点有机溶剂,在成膜过程中它后于水份挥发,在成膜的最后阶段,实质上已是溶剂成膜的成膜过程。我们也可以将它看成是增加成膜剂粒子形变能力的一种助剂,随着成膜助剂的加入,CPVC 值上升。

3.5 涂层物化性能与PVC 关系

CPVC 值作为乳胶漆的一个重要参数,可对乳胶漆性能作出参考性评价,一般乳胶漆配方的PVC 值都低于CPVC 值,因此涂层的物化性能与PVC 的关系更能指导乳胶漆配方的设计。

a. 涂膜的硬度、抗拉强度与断裂伸长率与PVC 关系

颜料粒子一般为刚性颗粒,随着颜料浓度的增加,虽然大多数情况下不可能出现象碳黑对橡胶的那种补强效果,但一般说来,涂层的硬度及抗拉强度会随着颜料的加入而上升,而断裂伸长率会下降,当PVC 达到CPVC 值后,涂层中出现了空隙,抗拉强度与断裂伸长率会迅速下降。

b. 剥离强度与PVC 关系

根据粘合理论,涂层与基体之间可以通过机械结合、物理吸附、形成氢键和化学键、相互扩散等作用粘合在一起。被涂表面一般为多孔的相对粗糙的表面,机械结合和相互扩散即渗透起了较大作用,然而物理吸附及氢键的形成也起了很大作用。这种物理吸附和氢键的形成主要来自于涂层中的乳液。因此,在渗透作用相似的情况下,剥离

强度随着PVC 增加而减小,当PVC 超过CPVC 时迅速减小。 c. 遮盖力与PVC 关系

乳胶漆的一个重要目的是装饰被涂物表面,遮盖表面缺陷。遮盖力主要由颜料颗粒对光的反射与折射而产生,它主要决定于颜料粒子的粒径、几何外形,但它与颜料体积浓度也有一定的关系。随着PVC 增加,空隙产生了光散射,遮盖力又会迅速上升,然而空隙散射的是白光,颜料粒子反射或折射有色光,因此虽然遮盖力上升,但也会使涂层失去鲜艳的色彩或者改变原来的颜色,这也是为什么光泽会对颜色的观察有影响。

d. 光泽与PVC 关系

乳胶漆与溶剂型漆成膜过程不一样,表面光泽与PVC 关系也表现出较大差异。在溶剂漆中,颜料分散于树脂的溶液中,成膜时颜料粒子有沉降现象,相对树脂就上浮,因此可形成一个树脂含量较高、光泽较好的表面层。而在乳胶漆中,颜料的沉降现象不明显,在涂层表面有半裸露的颜料粒子,即使是不含颜料的乳液所形成的涂层,表面还保留了乳液粒子堆积所成的粒子痕迹。一般来说乳胶漆光泽比溶剂型漆低,属于亚光型涂料,乳液粒子越细,涂膜光泽越高。随着PVC 增加,同时乳胶漆防污能力也随之下降,当PVC 达到或者超过CPVC 时,涂层出现了空隙,光泽及防污能力迅速下降。 平常人们所讲的光泽一般是指60°光泽,根据涂膜60°光泽大小,人们通俗性的将涂膜光泽划分为:

高光 > 85

半光 40 – 60

蛋壳光(亚光) 10 – 20

平光

3.6 PVC、CPVC 对涂饰材料选择及配方设计的指导意义

CPVC 作为涂饰材料的一个重要参考指标,从以上讨论中我们可以获得以下结论:

a. 对于颜料的选择,应首先考虑其遮盖力,它是颜料的关键功能,其粒径在大于可见光半波长范围内越小越好,从其成膜角度出发选择其粒子尽量接近于球形的颜料。

b. 在乳液粒径选择上,从成膜角度及光泽角度看,应越小越好。但在乳液的合成工艺中,粒径又与其内外乳化剂的用量有关,粒径较细的乳液往往含有较多的内(外)乳化剂,这又对涂层的耐水性会产生较大影响。在粒径选择上要兼顾各因素,在保证涂层耐水性的前提下,选用较细的乳液。

c. 对于相同硬度的乳液,弹性乳液具有更好的成膜能力。在不考虑价格因素时,可首选具有弹性的乳液。

d. 成膜助剂对成膜过程及涂层光泽都有较大影响,所有配方设计基本都加有一定量成膜助剂。

通过对涂层物化性能与PVC 关系的分析我们也可以得到以下对涂饰配方设计的指导意义:

a. 为了提高涂层的粘接牢度,底漆配方中可以少用或不用颜填料,

很多乳液生产厂为我们提供的低漆参考配方中底层常常不含颜填料。

b. 中涂乳胶漆配方中,虽然涂层的抗拉强度随PVC 增加而增大,但

断裂伸长率却随PVC 增加而减少,一般来说,涂层的抗拉强度基本

都已达到要求,而断裂伸长率则关系到涂层的抗开裂性,从此意义上

讲,中间涂层的PVC 越低越好,即在保证遮盖力前提下,尽量采用

低的颜料浓度。

c. 顶层涂层可采用无颜料配方(清漆),以达到较好的光泽及防污能

力。

但是,从经济角度考虑,涂料的 PVC 并非越低越好,提高 PVC

可使涂料成本大幅降低。

常用乳胶漆的 PVC 范围如下:

高光涂料: 20 %- 25 %

外墙涂料: 30 %- 60 %

内墙涂料: 40 %- 70 %

低档内墙涂料: >75 %

弹性涂料: 20 %- 45 %

实际进行配方设计时可以参考上述 PVC 范围,综合考虑涂料性

能、成本及市场定位,先初步确定配方,再对涂料的性能进行测试和

反复调整,直到最终确定适合的配方。

但是,由于CPVC 的测量和PVC 的计算都比较麻烦,在有一定

经验的基础上,人们在配方设计时,经常采用的还是颜基比:颜填料

和成膜物(固体)的重量比。颜基比和PVC 成正比。

4、乳胶漆主要材料的基本特性和选择

4.1 主要成膜物----合成乳液的选择

在乳胶漆中,主要成膜物质是聚合物乳液。乳液的性能很大程度

上决定了乳胶漆的优劣,乳液通常应满足以下要求:

具有良好的耐碱性

能常温成膜

具有较好的耐水性

具有较好的耐候性

a. 乳液的性质

乳液的基本性质可从胶体的性质和涂膜的性质考虑。如果把这些

性质和作为涂料用基料的性质联系起来,则胶体性质主要关系到配漆

适应性和涂料性能,而涂膜的性质主要关系到涂膜性能。

作为胶体的性质,需要考虑分散稳定性、电荷、流动性、泡沫、

颜料结合力和成膜性能。其中,分散稳定性对于用作分散相的乳液来

说是一项最重要的胶体性质,具体来说,需要将它分做化学稳定性、

机械稳定性、冻融稳定性及贮存稳定性来考虑。

下面重点讨论一下乳液的稳定性:

化学稳定性:化学稳定性是指对化学药品的稳定性。在乳胶漆

中分为对钙离子的稳定性, 对成膜剂等的稳定性及对颜、填料的稳

定性等。

机械稳定性:是指乳液在经受机械剪切时的稳定性。在实际生

产过程中因为在泵送、制漆时的搅拌和涂装时的喷涂等操作中都存在

不同程度的机械剪切,因此必须考虑乳液的机械稳定性问题。

冻融稳定性:是指乳液经受冻结和融化交替变化时的稳定性。

由于乳液在运输贮存中有可能受冻,解冻后时应能保持受冻前的稳定

状态。

贮存稳定性:乳液在规定期限内,在正常贮存条件下的稳定性。

不应出现出渣、分水、增稠等现象。

b. 乳液涂膜性质

硬度:取决于聚合物的玻璃化温度 Tg

光泽:透明度和流动性

附着力(粘接性):对各种基材及颜料的粘接性能

柔韧性: 弹性变形的能力

耐受性:包括耐水、耐碱、耐酸、耐光、耐候、耐油、耐污染等

耐性。

c. 聚合物乳液的主要指标:

外观:乳液一般为从乳白色不透明到半透明的液体。

粘度:通常聚合物乳液粘度从几个厘泊到几千厘泊不等。

凝胶物:乳液中出现微量凝胶是允许的,但不应过多,且不应在

储存时继续增加。

玻璃化温度: Tg 值。 Tg 值直接关系到乳胶漆的成膜性能和涂

膜性能,如脆化温度和硬度。乳液聚合物通常是热塑性的,当室温高

于其 Tg 值时,它显现为橡胶态,具有良好的韧性;当室温降到 Tg 以

下时,其表现出脆而硬的玻璃态,无法变形,通常作为乳胶漆基料的

乳液其 Tg 值一般设定在 10~ 30 ℃ 之间, Tg 值基本是由乳液中

化学组成决定的。软硬单体的不同的搭配比例共聚可得到不同 Tg 值

的乳液。

最低成膜温度: MFT 值,以℃表示。乳液的最低成膜温度是由

聚合物粒子内部构造和玻璃化温度决定的。通常的聚合物乳液,其粒

子内部的组成是比较均匀的,在这种情况下, MFT 与乳液聚合物的

玻璃化温度大体一致的。之所以不能完全一致,是因为 MFT 受乳液

中的表面活性剂以及保护胶体和水等影响的缘故。

通过加入成膜助剂,可以对乳液暂时起到增塑作用,降低玻璃

化温度,进而降低 MFT ,促进成膜,成膜后迅速挥发,乳液便恢复

到原来的玻璃化温度。

离子性质:由乳液聚合中使用乳化剂的类型决定,通常为阴离

子型,少数为非离子型。

粒径及粒径分布:聚合物乳液是一个不均相物质。聚合物乳液

呈不规则颗粒状分布。由于所采用的乳化剂和工艺的不同,乳液粒径

变化有很大的范围。常用平均粒径表达乳液的性质。 乳胶漆用乳液

的平均粒径通常为 50nm 到 300nm 之间。乳液粒径直接影响到乳液

的外观,粒度很大的乳液呈完全不透明的白浊态,其成膜完全无光泽,

例如聚醋酸乙烯乳液,平均粒度为 180 - 200nm 的乳液呈带蓝光乳

白色,成膜透明、光泽高。

剩余单体含量:乳液聚合反应一般是能够达到比较高的转化率。

但是仍需对残余单体进行后消除处理,以使其残余量降至最低,来满

足环保法规的要求。

d. 乳胶漆常用乳液及其特性

目前市面上的乳液很多,由于其合成材料的选择、单体的比例、

乳化剂的差异、合成工艺的不同,乳液的性能就千差万别,型号、规

格也让人眼花缭乱。但我们在外墙乳胶漆中常用的不外乎以下几种:

氟碳乳液:具有非常好的耐候性、抗沾污性、保光保色性和综合

性能。适用于制作高档外墙涂料。

硅丙乳液:具有非常好的耐候性、抗沾污性、保光保色性和综合

性能。适用于制作高档外墙涂料。其性能仅次于氟碳乳液

纯丙乳液(一般用弹性乳液):100%纯丙烯酸弹性乳液。漆膜具

有卓越耐候性、长期耐粘污性能等。其漆膜能在常温或低温环境下保

持优异的断裂伸长率,保证漆膜具有优异的柔韧性和回复性。同时赋

于漆膜优良的拉伸强度,使得漆膜在断裂延伸率和拉伸强度之间达到

平衡。为漆膜提供了优秀的保色性和长期抗粉化性能,并具有杰出的

耐紫外老化性能。

苯丙乳液:苯丙乳液具有良好的化学稳定性、机械、冻融稳定性、

亲和性好, 良好的附着力、耐水性, 特别是具有较好的流平性, 涂膜透明

性, 苯丙乳液广泛应用于内墙乳胶漆, 普通外墙漆等产品中。

每一种乳液都有它的特性和特殊用途,现在的乳液很多都是针对

特定的产品来设计生产的。我们在使用的时候要多了解其组成和性

能,根据我们的需要有针对性的来选用。特别是当我们的产品有某些特殊要求时就要选相应的乳液作为主要成膜物使用。

乳液的用量从理论上来讲,要根据CPVC 的比例来决定,保证能有效的包裹所有的颜填料粒子,使涂膜的装饰性、耐候性、耐水、耐碱、耐湿擦性能等达到最佳状态。如果从成本考虑,那又当别论。

4.2 次要成膜物------颜料的选择

次要成膜物主要指水和颜料,水一般用去离子水,就不多说了,这里着重谈谈颜料。

颜料通常分为二类:一类是着色颜料,另一类是体质颜料。 a. 着色颜料

对于乳胶漆,无机颜料和有机颜料都可使用,但从涂料的稳定性和涂膜的耐候性来看,通常无机颜料比较合适。

对于外墙乳胶漆,应选用而候性及耐紫外线性均较强的颜料。白色颜料通常为金红石型钛白粉,有色常选用酞青系和氧化铁系颜料。

对于内墙乳胶漆,由于不必过多考虑耐候性,着色颜料的选择范围相对宽些,白色颜料选用锐钛型钛白粉、立德粉等,有色颜料也可选用有机颜料。

b. 体质颜料

体质颜料又称填料,可起到以下作用:

降低涂膜光泽 ;

改进涂料的流动性 ;

略微改进涂料的遮盖力 ;

作为填料,可降低成本,增加体积 。

还有些体质颜料本身密度小、悬浮性高,可防止密度大的颜料沉淀,改进涂料的物理和化学性质,如耐磨性、耐热性等。由于体质颜料常有消光作用 , 所以在高光漆中一般不使用。

建筑乳胶漆中常用的体质颜料包括:

煅烧高岭土:良好的遮盖性能,优异的悬浮性和抗吸潮、抗冲击性。

重质碳酸钙:白度高、流变性好。耐酸性差。

轻质碳酸钙:白度高、不透明度好。耐酸性差。

滑石粉: 手感好、涂刷性能好。

沉淀硫酸钡:耐酸雨性能优越。

功能性填料:赋予涂膜特殊功能,如高耐腐蚀性、高耐粘污性、隔热性、热反射性、红外发射性等等。

d. 颜料的用量

由于各种颜料的着色力和吸油量不同,故用量波幅很大。从干遮盖、湿遮盖、经济性和对比率等因素考虑,内墙高PVC 工程乳胶漆配方中颜填料量一般控制在涂料总量的47%~52%。外墙乳胶漆配方中的颜填料量一般控制在25-45%左右。

4.3 辅助成膜物--------各种助剂的功能和选择

在涂饰配方中不但含有乳液和颜料,还含有其它材料如消泡剂、分散剂、润湿剂杀菌剂、增稠剂、PH 调节剂等等。

a. 润湿剂、分散剂的选择

分散是乳胶漆生产的关键环节,通常是在机械力作用下利用分散剂来实现的,它可以分为三个基本步骤:(1) 在润湿剂的帮助下,利用润湿介质(水)取代颜料表面的空气及杂质, 达到润湿颜/填料的目的;(2)借助机械剪切如高速分散、砂磨等工艺使凝聚的颜料粉碎和分散成相互隔离的初始粒子。分散剂分子吸附在通常带正电的颜料粒子表面,在颜料颗粒表面形成双电层,产生相互排斥;(3) 利用分散剂的作用来稳定颜/填料悬浮态。分散过程将直接影响涂料的许多关键性能,如:粘度、贮存稳定性、光泽、外观和遮盖力等。因此选择恰当的润湿、分散剂是非常重要的。由于涂料品种的多样性,所使用的相关分散助剂也品种繁多。由于涂料助剂大多价格不菲,取舍之间更有着经济意义。因此,有必要对助剂的选择问题作深入浅出的探讨,达到整体把握的目的。

将润湿分散剂从化学上加以分类是困难的。原因是不同品牌的产品,其组成、结构差别非常大。从实际应用需要,对其进行大致分类则是可能和有意义的。

润湿剂

润湿剂都是一些相对分子质量低于1 500的界面活性剂,主要作用是降低体系的界面张力。一般可在室温下把水溶液的表面张力从

7.2×10-4N/cm降至4.0×10-4N/cm以下,从而有利于分散剂对颜料的作用。微观上是促进颜料的可润湿性,使分散剂易于在颜料表面铺展而结合,形成所谓的锚固关系。另一方面,润湿剂这种降低体系表面张力的作用还是涂料施工必不可少的性能。因为高表面张力的涂料

不易在基面上涂覆,易出现流平不良等缺陷。应用于涂料配方中的润湿剂有别于乳液合成用的表面活性剂。后者以离子型居多,而前者主要是非离子型的酚基或烷基聚氧乙烯类。

润湿剂的HLB(亲水亲油平衡值) 是衡量极性大小的重要参数,一般供应商可以提供这类数据。HLB 高则水溶性好,反之在水中不稳定,需要恰当把握。过高的HLB 易使涂料对商品色浆的接受性变差,易出现浮色、发花等涂料质量和施工缺陷。色浆与基础涂料之间HLB 差距过大可能是水性涂料调色故障的主要原因。

有必要指出的是,钠盐或钾盐型分散剂的HLB 可能超过30以上,而合适的HLB 应该在20以下。遗憾的是,准确测定助剂的HLB 还是相当困难的。

下面是粗略的判定HLB 值的简单办法-水分散法:

水分散法测定助剂的HLB

HLB 范围 分散现象

5-6 不稳定,或分散不良

7-8 经强烈摇荡后呈乳状分散

9-10 经强烈摇荡后呈乳状分散

11-13 稳定的乳状分散体

>13 半透明或灰色分散体,清澈透明溶液

水性分散剂

水性涂料常用的分散剂按分子量的不同通常分为两类:一类是小分子,包括:胺、磷酸盐、羧酸等。另一类为高分子,包括:多元酸均

聚物和多元酸共聚物,其中多元酸共聚物又可衍生出亲水和疏水两种不同类型的分散剂。

根据分子结构和特性可分为四类

水溶性高分子聚合电解质类。

以聚丙烯酸盐(钠、钾、铵) 类为代表(731A 、OROTAN 快易、5040等),属强离子性。商品形式多为20%—30%的水溶液。聚合度在12~18之间具优良的分散能力,主要用于无机颜料的分散,可急剧降低研磨料的黏度,但形成的色浆具触变性。由于离子浓度大,分散体的稳定性并不好,且HLB 偏高,初期对颜料的润湿差,需润湿剂的密切配合。涂料的色浆接受性差,易出现调色障碍(商品色浆主要用HLB 较低的高分子助剂制造) ,但价格便宜,用于白漆制备,添加量低,不适合基础漆的制备。

亲水性丙烯酸酯共聚物。

由于离子浓度大大降低,研磨料既有适宜的剪切力,又可形成黏度稳定的分散体,对分散无机颜料非常适合,其结构多含有聚氧乙烯、磺酸基等接枝单元。除具静电斥力稳定机制外,尚依赖空间位阻使分

散体得以稳定。由于HLB 适中,配漆性能良好。

线性大分子离子型或非离子型化合物。

大部分为聚氧乙烯类活性剂。由于相对分子质量低,聚集态易于流动,所以商品形式多为100%或85%等高固体含量组成。具有一端高密度活性基团结构的品种用于无机颜料的分散性能优良。用于有机颜料和炭黑的品种具二端平面大л键环结构或亲颜料基团。此类助剂HLB 与第(2)类相似,但属水溶性,可能会从涂膜中游离,有损涂层的理化性能。也有疏水性的此类助剂,应用上较为安全。

疏水性共聚物分散剂。

大部分也是丙烯酸类,但基本不显示离子性,有的含有胺类接枝单元等,以空间位阻和有效锚固基团作用稳定颜料。HLB 低,制备颜料浆时提供适宜的剪切力环境,既适宜分散无机颜料,又可分散有机颜料和炭黑,是水性分散剂的开发方向。虽然其用量较大(可为离子性助剂的数倍) ,但同时作为载体树脂,所得颜料浆具优良的展色性和稳定性,又由于不可逆的水溶性和较高的相对分子质量,可作为成膜物看待,不会产生副作用。

分散剂的用量应严格控制。实验证明,分散剂用量不足,贮存粘度会急剧上升;分散剂用量过多,贮存过程会出现分水。一般我们推荐分散剂用量为粉体总质量份的0.6%~0.8%。

b. 消泡剂的选择

涂料制造过程中需要使用各种高速混合机, 如三辊机、砂磨机和球磨机等。涂料涂装时所用的各种方式方法, 如空气喷涂、无气喷涂、

辊涂、流涂和淋涂等。在这些过程中, 都会程度不同地增加涂料体系的自由能, 帮助产生泡沫, 这是产生泡沫的外部因素。

涂料工业中水性乳胶涂料的泡沫问题最为突出, 这是它的特殊配方和特殊生产工艺所致。(1)乳胶漆是以水为稀释剂在乳液聚合时就必须使用一定数量的乳化剂, 才能制取稳定的水分散液。乳化剂的使用, 致使乳液体系表面张力大大下降, 这是产生泡沫的主要原因。(2)乳胶漆中分散颜料的润湿剂和分散剂也是降低体系表面张力的物质, 有助于泡沫的产生及稳定。(3)乳胶漆粘度低则不易施工, 使用稠剂后则使泡沫的膜壁增厚而增加其弹性, 使泡沫稳定而不易消除。(4)生产乳液时游离单体的抽取; 配制乳胶漆时的调整分散及搅拌; 施工过程上的喷、刷、辊等操作。

所有这些都能不同程度地改变体系的自由能, 促使泡沫产生。乳胶漆的泡沫问题, 使生产操作困难, 泡沫中的空气不仅会阻碍颜料或填料的分散, 也使设备的利用率不足而影响产量; 装罐时因泡沫, 需多次灌装。施工中给漆膜留下的气泡造成表面缺陷, 既有损外观, 又影响漆膜的防腐性和耐候性。

消泡剂的分类

消泡剂的分类, 不同的参考书上往往有不同的方法。那么我们一般可以认为, 主要有四大类市场上比较常见。目前国际市场上的消泡剂种类繁多,性能各异,下面就具体选择几种具有代表性的有机硅消泡剂,来就其特点及性能进行对比和分析:

硅油和矿物油消泡剂

将单纯的有机硅(如二甲基硅油)乳化后,其表面张力迅速降低,使用很小量即能达到很强的破泡和抑泡作用,成为一种重要的消泡剂成份,常用的有机硅消泡剂都是以硅油作为基础组分,配以适宜的溶剂,乳化剂或无机填料配制成的,有机硅作为优良的消泡剂,特别具有一系列不同于非硅系消泡剂的特点。硅油具有特殊的化学结构,它属于非极性化合物,而其溶解度参数又与有机化合物相差很大,因此它既不溶于水或含有极性基团的化合物,也不溶于非极性化合物,这就决定其既可用于水体系,又可用于油体系,不仅用途广,抑泡能力强,而且其破泡效果也大为增强。

聚硅氧烷消泡剂

聚硅氧烷消泡剂通常由聚二甲硅氧烷和二氧化硅两个主要组成物质适当配合而成,以聚二甲基硅氧烷为基材的消泡剂是消泡体系中一类理想的消泡剂,就是因为其不溶于水,较难乳化,聚二甲基硅氧烷比碳链烃表面性能低,因此比通常应用的表面活性剂表面张力更低。单纯的聚二甲基硅氧烷抑泡性能差而迟缓,消泡作用需要二氧化硅粒子来加强,二氧化硅粒子被硅油带到泡沫的空气—水界面上并进入气泡液膜由于其疏水性, 与表面活性剂发泡液滴的接触角大于90°, 从而迫使发泡液体从固体疏水粒子表面排开,引起泡沫的局部迅速排液而导致破裂,这样,由于协同作用,两种组成物质产生了良好的消泡效果。

聚醚改性消泡剂

聚醚改性有机硅,是在硅氧烷分子中嵌入聚醚链段制得的聚醚 -

硅氧烷共聚物(简称硅醚共聚物)。聚硅氧烷类消泡剂具有消泡迅速,抑泡时间长和安全无毒等特点,但它难溶于水,耐高温,耐强碱性差,聚醚类消泡剂水溶性好,耐高温,耐强碱性强,但其消泡速度和抑泡时间都不甚理想,通过缩合技术接枝在聚硅氧烷链上引入聚醚链,使之具有二类消泡剂的优点,成为一种性能优良,有广泛应用前景的消泡剂。

在硅醚共聚物的分子中,硅氧烷段是亲油基,聚醚段是亲水基。聚醚链段中聚环氧乙烷链节能提供亲水性和起泡性,聚环氧丙烷链节能提供疏水性和渗透力,对降低表面张力有较强的作用。聚醚端基的基团对硅醚共聚物的性能也有很强的影响。常见的端基有羟基、烷氧基等。调节共聚物中硅氧烷段的相对分子质量,可以使共聚物突出或减弱有机硅的特性。同样,改变聚醚段的相对分子质量,会增加或降低分子中有机硅的比例,对共聚物的性能也会产生影响。

聚醚改性有机硅消泡剂很容易在水中乳化,亦称作“自乳化型消泡剂”,在其浊点温度以上时,失去对水的溶解性和机械稳定性,并耐酸、碱和无机盐,可用于苛刻条件下的消泡。

我们在选择水性涂料的消泡剂的时候要注意的是,(1)消泡能力强;(2)稳定性好;(3)不影响光泽;(4)没有重涂性等障碍。同时,要注意不同的体系要用不同类型的消泡剂, 如丙烯酸乳液、聚氨酯分散体、水溶性树脂等各体系所适用的消泡剂类型都不相同, 具体要通过实验来验证。大家在建议大家采用高速搅拌法检验消泡剂的消泡能力。固定转速、搅拌时间、用量、粘度等参数, 然后比较泡沫的的高度以及

消除的时间。

有很多消泡剂有很强的破泡能力, 但是抑泡能力较差, 对使用过程中产生的气泡作用不大, 这时就要考虑两种或多种消泡剂混合使用, 并且应该分两次加入, 研磨时加入抑泡效果好的消泡剂, 成漆时加入破泡效果好的消泡剂。当然, 消泡和体系粘度也有关, 粘度小消泡自然快。另外, 消泡和体系的挥发性也有关, 挥发很快的漆液, 表面会干结, 当气泡浮到表面来不及破灭, 就被固定住, 会越积越多。

消泡剂的用量

一般高粘度的乳胶漆, 由于消泡困难, 稳泡因素也多, 加量稍多些, 一般为0.3-1.0%。低粘度的乳胶漆或水溶性涂料, 尤其是水溶性涂料, 由于含有一定量的助溶剂, 可以适当减少用量, 一般为0.01-0.2%即可。其他水性涂料或树脂, 一般为0.1%左右。反正加量并不是越高越好, 多了会引起缩孔、油花等漆病, 含硅的消泡剂多了, 还会影响再涂性。 c. 增稠剂的选择

所谓增稠剂,顾名思义就是通过增加体系的稠度,使体系在生产,运输,储存,施工过程中能保持稳定合适的粘度的一种添加剂。 增稠剂的种类及增稠机理

无机增稠剂:

水性体系中无机增稠剂主要是一些粘土类。如:膨润土、高岭土,硅藻土(主要成分是SiO2, 具有多空结构)因为具有一定的悬浮性,有时候也做为增稠体系的辅助增稠。用得不多,有一定的局限性,就不多说了,当然它还是有一些特性是很有用的。

纤维素:

纤维素是由β-葡萄糖缩合而成的天然高聚物,利用葡萄糖基环中羟基的特性,可使纤维素发生多种反应,从而产生一系列衍生物,其中经过酯化和醚化反应得到的纤维素酯或纤维素醚衍生物是最重要的纤维素衍生物。常用的产品有羧甲基纤维素,羟乙基纤维素,甲基纤维素,羟丙基甲基纤维素等。羧甲基纤维素因为含有易溶于水的钠离子,所以耐水性很差,且其主链上取代基的数目较少,所以很容易受细菌的腐蚀产生分解,使水溶液粘度降低发臭等现象,乳胶漆中应用很少,一般用在低档聚乙烯醇胶水涂料和腻子里面。甲基纤维素的水溶解速度一般比羟乙基纤维素略低一些,另外溶解过程中可能会有少量的不溶物,会影响涂膜的外观和手感,所以也很少应用入乳胶漆中。但甲基水溶液的表面张力比其他纤维素水溶液略低一些,所以是用在腻子里面是很好的一种纤维素增稠剂。羟丙基甲基纤维素也是一种大量使用在腻子领域的纤维素增稠剂,现在主要应用在水泥基或灰钙基的腻子(或其他无机粘结剂)里面。羟乙基纤维素因其有很好的水溶性和保水性,和其他纤维素相比对涂膜性能影响较小,所以大量的使用在乳胶漆体系。羟乙基纤维素的优点有增稠效率高,相容性好,储存稳定性好,黏度的pH 稳定性佳,缺点是流平流动性差,抗飞溅性差,为了改进这些缺点,出现了疏水改性缔合型羟乙基纤维素(HMHEC )。

聚羧酸盐类:

这种聚羧酸盐类中高分子量是增稠剂,低分子量就是分散剂。它

们在体系中主链主要吸附水分子,使分散相粘度提高;另外也有可能吸附于乳胶粒子表面形成包覆层, 使乳胶粒径变大, 乳胶水合层变厚,使乳胶内相黏度提高。但这种类型的增稠剂增稠效率比较低,所以在涂料应用中逐渐被淘汰。现在主要把这种增稠剂应用在色浆的增稠,因为其分子量较大,所以对色浆分散性和储存稳定性有帮助。 碱溶胀性增稠剂:

碱溶胀性增稠剂主要有两种类型:普通碱溶胀型增稠剂和缔合性碱溶胀增稠剂,他们之间最大的区别就是分子主链上含有缔合单体的不同。缔合性碱溶胀增稠剂因在主链结构中,共聚有可以相互吸附的缔合单体,所以在水溶液中电离后,分子内或分子间可以产生相互吸附作用,使体系粘度迅速上升。

普通碱溶胀型增稠剂:

普通碱溶胀类增稠剂主要的产品代表类型有ASE-60。ASE-60类主要采用甲基丙烯酸和丙烯酸乙酯共聚,在共聚过程中甲基丙烯酸大概占固含量的1/3,因为羧基的存在使分子链具有一定的亲水性,中和成盐过程中因为电荷的排斥,使分子链展开,从而使体系粘度升高,产生增稠效果。但有时候因为交联剂的作用使分子量过于增大,在分子链展开过程中,短时间里分子链没有很好的亲水分散开,在长期储存过程中,分子链逐渐舒展,从而带来粘度的后增稠。另外由于此类增稠剂分子链中的疏水单体少,不太容易产生分子间的疏水络合,主要是分子内的相互吸附,因此这类增稠剂增稠效率低,所以很少单独使用,主要和其他类增稠剂复合使用。

缔合(协和) 型碱溶胀增稠剂:

这类增稠剂现在因为缔合单体的选用和分子结构设计的不一样,有很多的品种。其主链结构主要也是由甲基丙烯酸和丙烯酸乙酯组成,缔合单体在结构中像触角,只是少量的分布。就是这些像章鱼触角一样的缔合单体,在增稠剂的增稠效率中扮演了最主要的角色,结构中的羧基在中和成盐过程中,分子链也像普通碱溶胀增稠剂一样产生电荷排斥,从而使分子链展开。其中的缔合单体也随着分子链的展开舒展,但其结构中同时含有亲水链和疏水链,所以会在其分子内或分子间产生类似表面活性剂之类大的胶束结构,这些胶束由缔合单体相互吸附产生的,也有缔合单体以乳液粒子(或其他粒子)的架桥作用相互吸附的。胶束产生以后,就像圈地运动一样,把体系中的乳液颗粒、水分子颗粒或其他颗粒相对静止地固定下来,从而使这些分子(或颗粒)的活动能力减弱,体系粘度升高。因此这类增稠剂的增稠效率特别是在高乳液含量的乳胶漆中的增稠效率要远远优于普通碱溶胀型增稠剂,因而在乳胶漆中被大量采用,主要的产品代表类型有TT-935。 缔合型聚氨酯(或聚醚)增稠流平剂:

一般增稠剂都有非常高的分子量(如纤维素和丙烯酸类),它们在水溶液中分子链伸展而使体系粘度增高。聚氨酯(或聚醚)类分子量都很小,它主要是通过分子间亲油链段范得华力的相互作用而形成缔合,但这种缔合力较弱,在一定外力作用下就可能使缔合分离,从而使粘度下降,有利于涂膜流平,所以可以起到流平剂的作用。当消除剪切力以后,它又可以迅速恢复缔合,体系粘度上升。这种现象有

利于在施工中降低粘度,增加流平;而剪切力失去后,马上恢复粘度增大涂膜厚度。在实际应用中我们更关心这类缔合型增稠剂对高分子乳液的增稠效果。主要高分子乳胶粒子也参与了体系的缔合,使得这类增稠流平剂在低于其临界浓度时也有很好的增稠(或流平)作用;当这类增稠流平剂浓度高于其在纯水中临界的浓度时,它自身就可以形成缔合,粘度迅速上升。所以这类增稠流平剂在低于其临界浓度时,由于乳胶粒子参与了部分缔合,乳液粒径越小缔合作用越强,其粘度会随着乳液量的增加而增大。另外,有些分散剂(或丙烯酸增稠剂)含有疏水结构, 它的憎水基与聚氨酯的憎水基有相互吸附作用,从而使体系形成一个大的网络结构,有利于增稠。

增稠剂的用量

在水性涂料的配方设计中,增稠剂的搭配使用是非常重要的一个环节,它关系到乳胶漆的很多性能,如施工性、展色性、储存性以及外观等。因此,我们在选用增稠剂的时候要全面考虑其对乳胶漆储存性、施工性、流平性等的影响。在实际使用中增稠剂的量是比较灵活的,主要是要用它控制乳胶漆的粘度在合适的范围内。一般纯丙外墙乳胶漆, 粘度都调整到95-100kU 较为合适。

d. 其他助剂的选用:

防霉、杀菌剂

乳胶漆主要是聚合物颗粒的水分散体和颜料颗粒的水分散体的混合物,要得到好的施工性能和漆膜性能必须添加各种助剂来达到要求,而这些物质大部分含有微生物所必需的营养物,为细菌和霉菌的

生长发育提供了良好的营养条件。每年都有相当数量的水性涂料(特别是乳胶漆),由于微生物的腐败感染而失去效用,造成极大的浪费,这就要求在设计配方与实际生产时必须把微生物的防治作为一个重要的因素来慎重对待。

涂料用防霉、杀菌剂的主要作用是防止涂料贮存时腐败变质及涂装后涂膜长霉。微生物包括数以千万计的霉菌和细菌,在自然界中无处不在,只要存在适合的环境,微生物便会大量繁殖,而乳胶漆中的一些组分正好成为微生物的良好培养基。乳胶漆在贮存过程中,由于细菌的繁殖,使产品性能遭到破坏,质量下降,出现鼓气、胀桶、黏度降低、颜料沉淀、乳液破乳等现象,最终导致乳胶漆的废弃,给使用者和生产者造成损失。因此乳胶漆中,根据环境和温度不同,都要所有不同类型和不同量的防霉剂、杀菌剂。一般使用量为涂料总量的0.1-0.2%。

成膜助剂

成膜助剂,顾名思义是帮助乳胶漆形成完整涂膜的助剂。我们为了降低乳液粒子的模量,增加其变形和流动性,使其能更好的包裹颜填料粒子,降低乳胶漆的成膜温度,我们在配方设计时加入了成膜助剂。常用的是醇脂12(化学名:2,2,4-三甲基1,3-戊二醇单异丁酸酯,商品名:TEXANOL 酯醇),醇脂12成膜助剂是一种效果显著的乳胶漆专用助剂. 降低乳胶漆的成膜温度,明显改善成膜性能,提高漆膜的光泽度,强度以及抗粉化性能,增进流平性. 在乳胶漆中,它可以有效的聚结、软化、融合乳液粒子、使乳液的成膜温度大大降低,有

利于乳胶漆的施工应用。 另外,该产品对于颜料的加入,不但具有一定的湿润分散作用,还可以改善乳胶漆中颜料的均匀性及稳定性,对于漆膜的耐擦洗性能、冻融稳定性、附着力、机械强度均有一定的推进作用。视乳液加入量和成膜温度变化,一般加入量为乳液固含量的3-10%(不宜大于12%)。

抗冻剂

由于乳胶漆的溶剂是水,当环境温度降到涂料冰点时,乳胶漆将会结冰,破坏乳液的稳定性,从而使涂料报废。因此,在配方设计时要加入适量的抗冻剂,提高乳胶漆的冰点,使其在较低温度下也不会结冰。乳胶漆中常用的有丙二醇和乙二醇。当丙二醇在水中的浓度为30%时,水的冰点可以降到-12.7℃,其浓度为40%时,冰点可以降到-22.1℃。

5、下面我们举个例应用一下

设计一款外墙弹性半光平涂乳胶漆,质量符合GB/T9755—2001和JG/T172—2005(弹性建筑涂料)。

根据光泽和外墙耐候性以及抗开裂性的要求,我们首先考虑PVC 或者颜基比,根据经验,PVC 控制在35%左右,相应的颜基比控制在2左右。一般外墙乳胶漆固体份控制在55%:作为弹性涂料的成膜物质,应选择既软又韧,弹模量低,极限强度适中,延伸率高的乳液。乳液的玻璃温度Tg 值越低,弹性越好,延伸率越高;但Tg 值过低,涂膜在较高温度下,会出现回粘现象,导致涂膜耐热、耐水性差。罗门哈斯的2471弹性乳液,具有优异的柔韧弹性、抗裂性、钙离子稳

定性、粉料相容性,耐水耐碱性,较好的耐沾污性,与底材附着力强、性价比高。2471的固含在50%左右,根据颜基比和乳胶漆的固体含量,可以确定乳液用量大约35%,颜填料用量为(55%—17.5%)37.5%,颜料采用进口金红石型钛白粉及其他耐候性、耐光性好的无机、有机着色颜料。为达到适当的颜料体积浓度, 增加涂料的固体分, 提高涂膜的硬度及抗污染性。煅烧高岭土遮盖力高,容易分散,有助于提高光泽,耐候性好。重钙性能稳定,提高机械强度,但重钙在配方中比例增大,伸长率和耐碱性提高,而强度下降。因为重钙吸油量低,单位质量内弹性乳液所贡献的弹性大而颜填料中,根据经验,要满足遮盖力的要求,钛白(白色漆)需要20%。

助剂的添加量相对较低,但是在建筑涂料中影响很大,有利于改善生产工艺,提高生产效率,改进涂料的性能,改善施工性能,防止涂膜产生病态,改进涂膜的使用性能等等;因此必须注意各种助剂的匹配和最佳添加量。①润湿剂选用X-405, 辛基酚聚氧乙烯醚,非离子表面活性剂,很好地降低系统的表面张力,达到润湿效果。②分散剂选用铵盐分散剂5040,它吸附在颜填料的表面并将分散的粒子包覆起来,由于静电排斥的结果,分散剂可以阻止粒子的再次结团从而使分散体系稳定下来,并且涂膜耐水性好,防止颜料絮凝、降低浮色、发花,改善涂料的储存稳定性、增加光泽和流平性等。③增稠剂HASE 和HEUR 配合使用,因为乳胶漆的特性是假塑性流体,其黏度对剪切力、剪切时间具有依赖性,需要控制3个黏度:低剪黏度(贮存稳定性)、中剪黏度(流平及抗流挂性)、高剪黏度(控制飞溅及提高丰满

度),因此用三种增稠剂搭配来满足需求黏度。辅助成膜物的选用要通过分析和大量的试验来确定。根据经验我们将初步配方设计如下:

以上配方经过试验、测试、调整、验证后就可以上生产线进行工业化生产定型。在生产过程中还要反复试验调整才能成为一个成熟的生产配方。


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