data-full-width-responsive="true"> 1 前 言乳胶漆不含或少含有机溶剂,相对于溶剂型涂料而言,对改善大气环境,减少建筑物装饰的二次污染是非常显著的。随着现代乳液聚合工艺和技术的发展,乳胶漆不仅仅应用于内外墙的保护、装饰,而且还应用于金属防腐、家具、装饰纤维板、屋顶和石棉瓦的防水及装饰等方面。为此,对乳胶漆的内在质量要求也越来越高。影响乳胶漆质量的因素是多方面的,其中一个重要因素就是乳胶漆中出现凝胶,即使只产生很微小的凝胶颗粒也会对乳胶漆的质量产生严重的不良影响。这些细小的凝胶颗粒平时并不引起人们的注意,但
它对漆膜的性能,如耐酸性、耐碱性、耐水性、耐擦洗性、抗老化性等都有严重的影响,微观上会造成乳胶漆在成膜时出现不连续性,产生断点。严重的在宏观上会使漆膜表面产生颗粒、麻点,手感和外观不佳。同时,这些漆膜缺陷往往会成为应力集中点,当受外力作用时,易引发漆膜破裂,导致漆膜的各项机械性能下降,表现为漆膜耐水性、耐擦洗性、防腐蚀性下降,发生渗水、起泡。检验乳胶漆中是否存在微小的凝胶颗粒,方法非常简单:使用普通过滤网(如200 目) ,将一定量的乳胶漆放置于网内,用大量清水冲洗,检验剩余物含量,剩余物越少,说明乳胶漆中所含的凝胶颗粒越少。另一种方法是将受检的乳胶漆薄薄地涂覆在平整的玻璃板上,待漆膜干燥之后,观察是否有突起的颗粒。2 乳胶漆的生产工艺一般而言,乳胶漆的生产过程如下:首先加入一定量的水,然后加入纤维素,在一定转速下使纤维素溶解。再依次加入润湿剂、分散剂、氨水、防腐剂等,搅拌均匀后加入颜填料。经高速分散,使颜填料均匀分散在水相中,形成一定稠度的浆料。最后依次加入乳液、成膜助剂、增稠剂、流变改性剂、剩余的水、pH调节剂,经检验包装。表面上,乳胶漆的生产无非是将各种化工原料进行机械混合,属于一种物理混合过程。实际上,此混合过程并不简单,不同的加料顺序和混合条件,所得结果完全不同。为此,人们只能通过大量的实验来求得乳胶漆的最佳配方和工艺。3 实验部分以一个商品化的乳胶漆为例,分析其产生絮凝的原因。3 1 原料乳胶漆所用的化工原料为:醋丙乳液;金红石型钛白粉;轻质碳酸钙;羟乙基纤维素;聚丙烯酸钠盐分散剂;缔合型聚氨酯流变改性剂;有机硅类消泡剂;高岭土;丙醇胺;异噻唑啉酮类无毒防霉剂;成膜助剂;丙二醇。3 2 实验步骤乳胶漆中出现凝胶微粒可能有两方面原因:一是原料的质量;另一方面是乳胶漆的生产工艺。在排除了原料的质量问题后进行如下实验。取浆料,按配方加入如下成分:a 加入醋丙乳液,搅拌,过滤,检验;b 加入成膜助剂,混合,过滤,检验;c 加入消泡剂和防霉剂,混合,过滤,检验;d 加入流变改性剂,混合,过滤,检验。3 3 实验结果(1) 加入乳液后,滤出物没有发生变化,可以排除醋丙乳液发生变化的可能性。(2) 在b 步骤结束后,发现絮凝物明显增加,且絮凝物为大颗粒、松软、不透明。由于成膜助剂的加入,使乳液部分破乳析出, 再与颜填料等包裹, 产生絮凝物。可以确定本工序是产生絮凝物的关键性的步骤。(3) c 步骤进行后没有影响。(4) d 步骤进行后,絮凝物轻微增多。找出关键性步骤后,进行如下实验:e 先加入成膜助剂,然后加入醋丙乳液,再加入流变改性剂,过滤,检验。该工序较正常工序出现的絮凝物要少。f 加入醋丙乳液量0 35 %的表面活性剂,其
他成分按正常工艺进行,发现此方法是成功的。在这里产生的絮凝物仅比步骤a 稍多一点,但比步骤b 要少得多。g 在浆料中加入流变改性剂,其他成分按正常工艺加入,发现产生大量的絮凝物。说明流变改性剂与颜填料颗粒相吸附而产生絮凝。设定在每个步骤中出现絮凝物的质量为M,则絮凝物出现机率由小到大的顺序是:Ma Mb Me Mg。以上结果表明:(1) 加入成膜助剂,产生大量絮凝物。因为成膜助剂一般是油性的,容易引起乳液破乳,发生絮凝。(2) 在乳胶漆的生产工艺中,加料的顺序很重要。不同的加料顺序,对微粒或分子所引起的物理化学变化不同,所产生的絮凝物的量就不同。当絮凝物的量在一定范围内,不会对乳胶漆的性能有大的影响,是可以接受的。(3) 加入表面活性剂后,可以得到稳定的乳胶混合物。但表面活性剂的加入对乳胶漆的漆膜性能会产生不良影响。在特定配方中,表面活性剂的品种和用量应该是容易确定的。乳胶漆中最常使用的是非离子和阴离子型表面活性剂。在乳胶漆中,所使用的成膜助剂一般是油性的,它被表面活性剂所吸引,大量存在于表面活性剂所形成的胶束内。在成膜助剂的量一定时,表面活性剂临界胶束浓度越小,加入量就越少,对漆膜耐水性的影响也就越小。经验表明,在其他因素不变的情况下,选用HLB 值10 ～ 19 的环氧辛基酚醚类, 用量为0～0 4 % ,以0 3 %为宜。4 结 语在乳胶漆中,产生絮凝而形成絮凝物的原因是复杂的。一般来说,颜填料的絮凝及乳胶的破乳会产生固体颗粒。生产工艺的控制是制备性能优良的乳胶漆的关键,特别是加料顺序十分重要。成膜助剂是帮助乳液成膜的物质,一般是油性的,只有少量溶于水,大量存在于乳胶颗粒中。成膜助剂过量使用,则使乳胶粒子破乳。因此,需要添加一定量的表面活性剂,在液相中形成胶束容纳成膜助剂。同时表面活性剂会占据聚合物表面没有被乳化剂包围的空隙,使成膜助剂不能大量顺利地进入乳胶中,避免乳胶破乳,阻止凝胶的产生。流变改性剂会与颜填料粒子相吸附而产生絮凝,可以通过用水稀释的方法来改善。用水稀释流变改性剂,尽量使乳胶粒子不发生或少发生由于局部流变改性剂浓度过高而产生的局部乳胶破乳,发生絮凝。因为流变改性剂与乳胶粒子发生吸附而使液相流动受阻,改变流体的流变性。如果局部浓度过高,它们会拉动乳胶粒子靠近,产生互相挤压而使乳胶粒子破乳。为减少乳胶漆中的凝胶微粒,可采取如下方法:(1) 在调漆阶段,所有加料过程中,要使搅拌器处于正常工作状态。使各组分迅速混合均匀,以免局部浓度过高。(2) 在调漆之前加入一定量的表面活性剂,以保护乳胶粒子不至于破乳。(3) 所有组分能稀释的尽量用水稀释。(4) 成膜助剂尽量慢慢加入,也可以把部分成膜助剂加入制浆阶段。(5) 乳胶稳定剂的品种和数量的确定应以实验为前提。
