影响乳胶漆分层的因素

data-full-width-responsive="true"> 影响乳胶漆分层的因素张 丽1，李 涛2，杨华永1，刘建勋1，陈金周1，王经武1(1郑州大学 材料工程学院，河南 郑州 450052； 2美国罗门哈斯公司 郑州办事处，河南 郑州 450004)1 前言近几年来,内外墙乳胶漆以其美观、实用、环保等特点,受到了普遍欢迎,并取得了前所未有的发展。我国乳胶漆的开发和应用起步较晚，目前虽然有些产品的性能指标已达到或超过国外同类产品标准，但在乳胶漆的贮存稳定性上仍存在较大的差距。国外乳胶漆产品开罐后，外观细腻、丰满、粘度均匀一致，而国内很多厂家生产的乳胶漆在开罐后，常出现分水、分层现象，有的甚至下层结块。本文以斯托克斯法则(stokes)为依据，分析了乳胶漆沉降的原因。原料的生产厂家不同，对乳胶漆沉降性的影响也有差异，本文所有实验均以美国罗门哈斯公司生产的基料及助剂为原料。分析结果虽有其局限性，但文中的实验方法、理论基础都是能够为众多涂料厂家提供技术支持的，并希望以此引发涂料界人士对乳胶漆贮存稳定性的进一步探讨。2 实验部分21 理论依据乳胶漆中的颜料粒子的沉降速度可以用stokes法则[2]来表示：。式中: V沉降速度，cm/s ；r颜填料颗粒的半径，cm ；g 重力加速度，m/s2；颗粒体系密度，g/cm3；液体介质的密度，g/cm3；液体粘度，Pa s由stokes法则可知，减小固体颗粒粒径，增加体系粘度，降低颜填料颗粒与乳液体系的密度差可以降低颜料粒子的沉降速度。在乳胶漆的制造过程中，颜填料的润湿、分散与稳定是通过分散剂来实现的，而体系粘度是靠增稠剂来调节的。将stokes法则引入到研究乳胶漆沉降因素中来，为我们的实验提供了理论依据。22 实验原料纯丙乳液：Primal AC-261(罗门哈斯公司提供) ；颜填料：钛白粉(杜邦提供)、重钙粉、高岭土(均为工业级) ；分散剂：Orotan 731A、Orotan1288(罗门哈斯公司提供)，三聚磷酸钠(化学纯);增稠剂：Acrysol RM-8W、 DR-72、DR-73、RM-2020(罗门哈斯提供)，羟乙基纤维素HEC(工业级)。23 乳胶漆的制备将颜填料、分散剂与水混合，搅拌均匀，用砂磨分散多用机研磨至细度m，制得色浆。再加入纯丙乳液、增稠剂，分散均匀。在考察分散剂及增稠剂对乳胶漆分层的影响时，乳液和颜填料的配比不变(PVC=30)，只改变助剂的种类及用量。24 测试项目（见表1）3 结果与讨论31 分散剂对乳胶漆分层的影响311 分散机理分散剂是能够提高涂料体系分散稳定性的界面活性物质。添加在涂料中的分散剂吸附在粉碎成细小微粒的颜填料粒子表面，构成吸附层，产生电荷斥力和空间位阻效应 ，防止分散稳定了的颜料粒子再度形成有害的絮凝，从而保持分散体系处于稳定的悬浮状态。乳胶漆中常用的分散剂有多聚磷酸盐、高分子聚电解质(如聚羧酸盐)、非离子水溶性聚合物(如聚乙二醇)等。从表2 可以看出，用三聚磷酸钠作为分散剂生产出的乳胶漆极易分层。由于小分子分散剂分子量小,分子链短，不能形成很好的空间位阻效应。而且在外力影响下，很易从颜填料颗粒上解吸附,使颗粒重新聚集，粒径增大,沉降速度增加,造成乳胶漆分层。另外，由于颜料聚集，使漆膜的着色力和遮盖力下降，对比率降低。Orotan 731A、Orotan 1288属于高分子分散剂，其中Orotan 1288 是丙烯酸钠盐的均聚物，Orotan 731A 是丙烯酸钠盐的共聚物(其结构如图1)。高分子分散剂分子链长,被颜填料颗粒吸附后不仅能形成双电层产生排斥力,而且还有空间位阻的作用，受外力(如搅拌等)影响时不易解吸附,生产出的乳胶漆稳定、不易分层。Orotan 1288含有很多羧基，所以带较多电荷，其优点在于分散剂用量小，分散效率高，但其亲水能力强，生产出的乳胶漆耐水能力差，所以Orotan1288主要用于内墙涂料。Orotan 731A是一种疏水改性的丙烯酸钠盐的共聚物，原来的亲水基团羧基部分被疏水基团R取代，耐水能力明显增强。但由于负电荷减少，分散能力大大降低，只有增加分散剂的用量，才能使颜填料颗粒带上有效的电荷形成双电层。因R基团不能被颜填料颗粒吸附，其在颜填料颗粒上伸出，形成空间位阻效应，加大了颜填料颗粒之间的距离，有利于乳胶漆的稳定。