水性外墙涂料的研制

data-full-width-responsive="true"> 水性外墙涂料是以水作为主要溶剂或分散介质的涂料。与溶剂涂料相比，最大的优点是降低了有机溶剂的使用或者基本上不同。因为环保的要求，有机溶剂的使用不符合环保，所以水性涂料才更加符合环保的要求，而且水性涂料还具有生产施工安全、不可燃、无毒性、无异味等其他优点。所以在涂料工业中的使用将越来越广泛，逐渐取代了长期被溶剂性涂料所占领的市场。近年来现在社会的发展越来越快，环境的破坏和污染也愈加重大，所以环保理念将会越来越重。故而水性涂料的广泛使用是必然的，但以目前中国的生产技术还不够成熟，在制备乳液时玻璃化温度只能控制在20～30 ℃之间。但随着温室效应的加大，对其的玻璃化温度要求也越来越高。在本次实验中，通过对纯丙乳液的生产，提高纯丙乳液的玻璃化温度来改变涂料涂层的性能，还对影响涂料涂层性能的因素进行了探究。1 实验部分11 纯丙乳液的生产纯丙乳液是外墙涂料的主要成膜物质，它决定着涂料的基本性能和应用的方向。111 实验仪器及药品112 纯丙乳液的参数113 实验步骤将称好的乳化剂和水，倒入到带球形冷凝管、电动搅拌机的三颈瓶中，然后将称好的单体混合液倒入恒压滴液漏斗中，待恒温水浴锅温度升至80 ℃时，将1/10 单体混合液滴加入三颈瓶中，搅拌2 min 后加入引发剂，保温15 min，滴加剩余单体混合液，约90 min 滴加完，保温3 h，温度保持在80 ℃，保温完毕后，降温至40 ℃后，加入氨水至pH 为8～9，即可出料。12 外墙涂料的调配121 磨色浆色浆是外墙涂料的主要成分，他是外墙涂料的主要颜色体现。可以根据色浆配方来进行研磨色浆，色浆的细度应小于35 m。122 助剂的调配将各种助剂称取在烧杯中，搅拌均匀后待用。123 涂料的调配①原料：色浆，助剂混合液，纯丙乳液，成膜助剂；②实验仪器：烧杯，玻璃棒，刮棒，精度为001 g 电子秤；③实验步骤：在烧杯中称取乳液5 g，再称取助剂混合液08 g，计算量的色浆，最后加入02 g 的成膜助剂。搅拌均匀，在石棉板上涂层，干燥完全后进行性能测试。124 涂料涂层性能的测试方法①表干时间：当涂料涂抹在石棉板上时，完成涂层后开始用秒表计时。②光泽度：用光泽测试仪检测，当光泽度在5～10 之间为高，2～4 之间为亚，小于2 为平光。③耐刮：用铅笔刮痕硬度计。④耐水性：一般厂家将涂层好的样板放在水中泡7～15 天，但由于本次实验时间有限，只能将样板浸泡2～4 天，当2～4 天不掉粉或不脱落为好，1 天不掉粉为中，不足一天为差。⑤耐污性：用污渍抹在其上，再用水冲洗，冲得掉为好，部分为一般，冲不掉为差⑥开裂：目测，无工具。⑦附着力：用漆膜划格仪检测。⑧覆盖力：看不到石棉板的本来原色，看不到为好，部分为中，覆盖不了为差。2 结果与讨论21 玻璃化温度对涂层性能的影响纯丙乳液的玻璃化温度是决定涂料涂层的最低成膜温度。所以在一般情况下，乳液的玻璃化温度不能高于常温太多，高得太多的话，会使涂层在阳光下晒过之后容易开裂，而且PVC 值越高，开裂的速度就越快，程度也越大。然而，玻璃化温度也不适宜太低，当它低于常温10 ℃以上时，涂层虽然不会开裂，但干燥速度则会减慢，即使干燥之后也会存在粘手的状态，不能达到真正的干燥。而且玻璃化温度低了，涂层之后的硬度也会随之下降，极容易留下刮痕。而玻璃化温度愈是接近常温，它的涂层光泽度也会随之上升。22 纯丙乳液的酸值对涂层性能的影响纯丙乳液的酸值是决定乳液的流动性和耐水性的，酸值越低，耐水性就越好，反之就是亲水性越好。而外墙涂料主要是用来装饰房子的外围，由于是外部条件经常受到日晒雨淋，所以既要要求耐水性，又要有温变性。而温变性是通过改变玻璃化温度来改善，耐水性则是通过乳液的酸值来改变，酸值越低，则涂层的耐水性就越好，反之亦然。然而外墙涂料不仅需要耐水性，也需要一定得亲水性，外墙一般都会有污渍沾到，所以要具有一定耐污性，而这耐污性就是通过亲水性来实验的，当脏东西沾粘到墙上的时候，在下雨天时雨水能把它冲刷掉，这就需要有亲水性的存在。所以当乳液的酸值改变了，它的耐水性和耐污性也会有所改变。酸值越低，耐水性就越好，耐污性就越差。反之，耐水性就越差，耐污性就越好。23 助剂对涂层性能的影响在调配涂料过程中，需要用到大量的助剂，如润湿剂、分散剂、AMP95、消泡剂、成膜助剂、TT935 等，而其中一些是加入到色浆当中的，起到一种平衡的作用。而最重要的是在调配中外用到的成膜助剂和TT-935成膜助剂是促进乳液粒子的塑性流动和弹性变形，改善聚结性能，完善成膜性能的。而在外墙涂料中有时需要用到高玻璃化温度的乳液。在正常情况下，玻璃化温度愈高，就愈难成膜，而加入或增加成膜助剂的用量使可改善涂层的成膜性，而且在成膜之后涂层不易开裂。TT-935 是一种多功能助剂，在配方中是起到一种增稠的作用，改变它的用量可使原来使稀的涂料变稠。而在本次实验中，它的用量是变动的，对应的，它的性能影响不大，只是在改变它的状态而已，但过稀的涂料在涂层时难以附着。而且分散状态也不对，很难得到完全覆盖的涂层，所以加入TT-935 是必须的，而且它的量是由0 往上逐渐加的，当PVC 低的时候，就可不加，而加大PVC 就要渐渐增加TT-935 的用量，所以它也是主要改变涂层性能的助剂。3 结论通过以上实验可以知道影响涂层性能的因素主要有乳液的玻璃化温度，乳液的酸值、助剂、成膜助剂、TT-935 等。(1)乳液的玻璃化温度是影响涂层的干燥速度和硬度，当玻璃化温度高平常温较多的时候，涂层的干燥速度会较快，硬度也比较大，当涂层由于温度太高，所以涂层会较易开裂，反之，则会有黏手的感觉，且易留下痕迹。而且，现在在国内乳液的玻璃化温度只能控制在20～30 之间，国外也是在20～40 之间，而在本次试验中，我的乳液玻璃化温度做到了35～40，而且用这个乳液也能调出高性能的外墙涂料，PVC 值达到85，但40 的时候却需要加入双倍的成膜助剂，而在35 之前则不需要加入双倍的成膜助剂，而且PVC 值做到85 也不会掉粉。这是本次试验的一个突破点。也说明了国内同样可以做出高玻璃化温度的外墙涂料。(2)乳液的酸值主要是影响涂层的耐水性和耐污性两者的关系是一增一减，耐水性大则耐污性小。但酸值太低会使在加入成膜助剂后溶胀不完全而导致凝结成块，而当PVC 值在75 时则可以正常使用。所以酸值要适当，不可太高也不可太低，PVC 值一般控制在10～20 之间。在这区间，无论是耐水性还是耐污性都可以达到至高点。(3)成膜助剂是用来改善涂料的成膜性能的，当所使用的乳液玻璃化温度较低时，即使不使用成膜助剂也可以成膜。但当玻璃化温度在35 时，在PVC 值为15～35 之间，不需要加成膜助剂也可以成膜，而当PVC 值升高到45～85 之间时，成膜助剂的用量就要逐步增加。而当玻璃化温度在35 以上时，成膜助剂的使用就必不可少了，且用量也会随玻璃化温度升高而加大。在玻璃化温度为40 时，加入的成膜助剂就要增加一倍。(4)使用TT-935 是为了涂料的状态，正常下在PVC 值为45以上时使用。PVC 为45 时，调出来的涂料会较稀，用这样稀的涂料涂出来的涂层附着力不好，覆盖率也达到90 %。所以要加入TT-935 调稠，方能提高它这些性能。