印钞废水制备水性内墙涂料

data-full-width-responsive="true"> 为了满足建筑涂料在装饰、环保、节能、施工等方面的更高要求，近年来，国内外建筑涂料向水性化、高固组分化方向发展；向省能源、省资源、无污染、高性能方向发展。水性涂料是以合成树脂乳液为主要成膜物质，加入适量的颜、填料及各种助剂组成，由于以水作为稀释剂，无毒、不燃、施工简便，对环境无污染，是当前建筑涂料的主流产品 。 印钞过程中擦版、清洗模辊所形成的含油墨废水是印钞行业所面临的难题之一。印钞废水成分复杂(见表1)，有机污染物含量高，化学耗氧量大；含有大量的油类，有粘性，色度高；碱性大，直接排放会严重污染环境。目前主要的处理方法是将其进行浓缩，得到的浓缩液利用絮凝剂絮凝，然后将滤渣焚烧或填埋。这种方法不仅会对环境造成二次污染，而且还浪费了废水中有利用价值的组分 ，如印钞油墨(由部分高分子树脂、醇酸树脂、溶剂及颜料等组成)、表面活性剂(太古油)、NaOH 等，若能加以回收再利用，将会产生很高的经济效益。本研究将印钞废水作为原料，研究了废水的加入量对内墙涂料性能的影响，并通过调节配方中乳液量、硅溶胶量、颜填料量、成膜助剂的量，对废水和硅溶胶改性后的内墙涂料配方进行优化，制备出符合国家标准的水性内墙涂料生产工艺与配方。1 实验部分1．1 实验用原材料印钞擦板废水，南昌印钞厂；TDH纯丙硅乳液，江苏日出化工有限公司；S一05纯丙乳液，SD一800改性苯丙乳液，SD一200水性润湿剂，南通生达化工有限公司；硅溶胶，市售产品，湖北；高岭土，化学纯，上海市奉贤奉诚试剂厂；碳酸钙，分析纯，天津市大茂化学试剂厂；金红石型钛白粉，分析纯，天津市科密欧化学试剂开发中心；5040分散剂，流平增稠剂TT935，消泡剂DA一208，杀菌剂LXE，杭州明炬进出口有限公司；丙二醇，分析纯，南昌市青山试剂助剂厂。1．2 实验用主要仪器电子恒速搅拌器，GS122，上海医械专机厂(有限公司)；行星式球磨机，QM一1S2 P，南京大学仪器厂；外径千分尺，上海驭琅量具有限公司；低温恒温槽，DC一2006，上海精密仪器有限公司。1．3 内墙涂料的配方及工艺流程1．3．1 内墙涂料的基本配方乳胶漆内墙涂料的基本配方如表2所示。1．3．2 内墙乳胶漆的制备方法及工艺流程内墙涂料的制备工艺流程示意图见图1。1)预混合：按配方称取各种物料，先在洁净的烧杯中加人配方量的废水，在低速(30040O r／min)搅拌状态下，按顺序依次加入分散剂和配方量80％消泡剂及防腐防霉剂，并搅拌5 min，使之分散均匀。2)颜填料的分散：在低速搅拌状态下，依次将颜料、填料缓慢加入到预混合物料中，混合均匀后，边搅拌边加入配方量50％ 的增稠剂，然后高速分散30 min。3)研磨：将分散好的颜填料用行星式球磨机以公转290 r／min，自转580 r／min的转速研磨1 h，得到颜料浆。4)调漆：先将成膜助剂、防冻剂分别在低速搅拌状态下缓慢加入到纯丙乳液中，充分搅拌混和均匀后，将研磨好的颜料浆缓慢加入到乳液中，中速(500 r／min)搅拌15 min，搅拌过程中加入剩余配方量的消泡剂、增稠剂以及水以调节黏度，然后过滤、出料。1．4 内墙涂料主要性能检测方法常规性能：按GB／T 9756-2009(合成树脂乳液内墙涂料》的规定进行测试；附着力：按GB／T9286-1998(色漆和清漆漆膜的划格试验》的规定进行测试；硬度：按GB／T 6739-1996(漆膜硬度铅笔测定法》的规定进行测试。2 结果与讨论2．1 乳液用量对涂料性能的影响乳液的种类和用量对乳胶漆的性能有决定性的影响，它不仅影响涂料的耐擦洗性能、耐玷污性能、涂膜硬度、光泽、手感等性能，而且直接影响和决定着涂料的成本 。目前，国内外所用的合成树脂乳液主要有：聚醋酸乙烯乳液、醋酸乙烯一丙烯酸酯共聚乳液、苯乙烯一丙烯酸酯共聚乳液(苯丙乳液)、纯丙烯酸酯共聚乳液等。本文主要选取苯丙和纯丙乳液，纯丙乳液、苯丙乳液，其玻璃化温度(Tg )分别为2228℃、20 27℃_4j。纯丙乳液其耐候性和保色性虽然优于苯丙乳液，但其成本价格较高；而苯丙乳液具有十分优异的涂膜物理性质，耐水性、耐酸碱等化学物质的腐蚀性和耐紫外线的降解性等性能也十分优良，已成为内墙涂料中所用的主流乳液 ，因此本次实验选用苯丙乳液作为主要成膜物质。按内墙涂料的基本配方，固定其他条件不变，考察苯丙乳液量的变化对涂料性能的影响，结果如表3所示。从表3可以看出，随着苯丙乳液用量的增加，涂膜的硬度逐渐增大，附着力也较好，在苯丙乳液用量小于12％ 的情况下，漆膜会有刷痕，涂膜边缘较厚的地方会有少量裂纹，满足不了乳胶漆的美观装饰效果，且硬度也较低；但是当乳液用量大于24％时，涂料的各种施工性能没有太大变化，当乳液用量过多达到36％时，反而出现少量缩孔，而且涂料的成本也由于乳液用量的增大而提高了许多。因此，苯丙乳液在涂料配方中的较佳含量宜控制在12％ ～24％ ，而本实验选择苯丙乳液的用量为18％。2．2 硅溶胶的用量对涂料性能的影响硅溶胶是以水为分散介质的无机高分子聚偏硅酸的胶体溶液，其二氧化硅粒子多以球状单个或多个聚结体分散，能牢固地附着在底材和填料颗料表面，随着水分的不断蒸发，二氧化硅粒子间能形成牢固的si一0键而成为连续涂膜 。按内墙涂料的基本配方，固定其他条件不变，考察不同硅溶胶用量对涂料性能的影响，结果如表4所示。由表4可见，随着硅溶胶用量的增加，涂膜的附着力和硬度都逐渐增大，在硅溶胶低于12％时，二氧化硅粒子不能包覆颜填料颗粒，不能形成连续涂膜，故附着力低，硬度也较低，而且耐碱性稍差；但是当硅溶胶用量高于27％时，二氧化硅粒子对固体颗粒包覆层加厚，使颗粒之间及颗粒与基层之间附着力降低，而且涂漠易出现龟裂现象，且使涂料成本增加。试验表明，硅溶胶用量以l2％ ～27％为宜，为了降低成本，且使涂膜能够达到国家标准即可，本实验中选择硅溶胶的用量为12％ 。2．3 印钞废水的用量对涂料性能的影响以印钞废水为原料制备涂料，主要在于废水中含有石油树脂、表面活性剂以及颜填料、NaOH等，这些物质可以替代部分水性涂料生产工艺中用原料，如水、颜填料及少量树脂，而且对涂料的性能有一定的影响。按内墙涂料的基本配方，固定其他条件不变，调节废水加入量，考察其对涂料性能的影响，结果如表5所示。从表5可看出，在不加入废水的情况下，所制备的涂料均满足国家标准的规定，但是在加入废水后，涂料的各种性能有所改变。当废水的加入量少于30％ 时，随着废水量的增加，耐碱性则无明显变化，但其附着力有所增大，铅笔硬度有所降低，当废水的加人量达到30％ 时，附着力最好；当废水量超过35％时，随着废水量的增加，其硬度无明显变化，但涂膜的附着力则开始有所下降，且其耐碱性变差，会起少量小泡。产生上述变化的原因主要是因废水呈强碱性，且废水中含有少量的树脂及填料对苯丙乳液及硅溶胶有一定的改性作用，可使涂膜的耐碱性得到改善。当废水量加入少于15％时，废水中含的树脂及填料过少，废水中的水溶性物质对涂膜的影响要大于废水中树脂及填料对涂膜的影响，使涂膜硬度降低；但当废水量超过15％时，则废水中的树脂及填料起主导作用，使得涂膜的附着力增大；但是当废水量达到35％ 时，废水中含有大量的氢氧化钠及表面活性剂，会降低其附着力，且涂料碱性过强与硅溶胶的碱性不一致，可能会破坏硅溶胶的稳定性，因此耐碱性也有所下降，另外，随着废水量的增加，乳液的含量相对减少，颜填料的含量相对增多，在涂膜中易形成空隙，因此附着力有所降低。综上所述，为了最大程度的利用废水，降低涂料的成本，并使涂膜的硬度，附着力和耐碱性等性能均达到国家标准，废水的量应控制在30％ 一35％ ，本实验选取的废水用量为30％。2．4 钛白粉对涂料性能的影响按内墙涂料的基本配方，固定其他条件不变，调节钛白粉的量，考察其对涂料性能的影响，结果如表6所示。从表6可见，随着钛白粉用量的增加，涂膜的硬度不断增大，涂料的白度越大，但是当钛白粉的量大于20％ 时，其附着力有所降低。因为当颜料过多时，由于乳液的不足，难以包覆涂料中所有的颜、填料粒子，在涂膜中容易形成空隙，水、灰尘等易渗透嵌入，使得涂膜的附着力、耐碱性、耐沾污性能有所下降。综上所述，金红石型TiO，的用量为15％ ～20％ 为宜，考虑生产成本等因素，本实验确定钛白粉的用量为15％ 。2．5 与市售同类产品的对比按本实验所得较优配方制得的水性内墙涂料，并将其与同类市售产品进行对比，如表7所示。从表7可见，自制的产品与市售同类产品相比较：硬度更好，其它性能相当。3 结论1)印钞擦版废水制备水性内墙涂料的较佳配方(质量分数)：苯丙乳液18％ ，硅溶胶12％，印钞废水30％ ，钛白粉15％，填料(高岭土、碳酸钙、滑石粉等)21．6％ ，SD一505成膜助剂2％ ，DA一208消泡剂0．3％ ，5040分散剂0．2％ ，SD一200水性润湿剂0．1％ ，防冻剂(丙二醇)0．5％，1Tr一935流平增稠剂0．3％ 。2)将印钞废水作为涂料的原料，不仅回避了处理印钞废水的难题，省去了治理费用与超标排污费，避免了焚烧废油墨渣的二次污染，且将其资源化利用，降低了涂料的生产成本。