data-full-width-responsive="true"> 水性多彩涂料连续相清漆的研制陈中华 1, 2, *，汪盼1，陈海洪2，余飞1（1华南理工大学材料科学与工程学院，广东广州 510640；2广州集泰化工有限公司，广东广州 510520）水性多彩涂料最早出现在上世纪60 年代美国专利中，随后这种极具装饰功能且节能环保的涂料便得到广泛的关注和发展。
它以表面化学和胶体化学为理论依据，分散相的水性基础漆做成2 种或2 种以上的颜色，连续相为水性保护胶液，两相混合时在分散相表面凝胶化，形成凝胶粒子并分散在水性保护胶液中形成多色粒子均匀、稳定的悬浮体系。在此悬浮体系中加入清漆即制成水性多彩成品漆。目前，关于水性多彩涂料的文献主要是研究多彩粒子的生成阶段，而近来彩色粒子生成的问题已突破，发展的关键是提高综合性能。从产品的成熟度来评价，水性多彩涂料与其
他水性涂料相比存在一定差距[3]，具体表现有不同批次多彩粒子大小和颜色不均一，产品性能也不理想，如出现后增稠、耐水性差、混色等问题，影响了多彩涂料的推广与应用。本文通过调整连续相中清漆的配方，分析影响水性多彩涂料性能的因素，优化选择成膜物质的类型和用量，优化各类助剂，依据多彩成漆体系的物理化学理论讨论各因素对涂膜性能的影响，最终制备出综合性能优异的水性多彩涂料。1 实验1 1 原料与仪器水性有机硅改性丙烯酸乳液(硅丙乳液A、B、C，氟碳乳液D)，巴德富实业有限公司；丙二醇甲醚(PM)、二丙二醇甲醚(DPM)、二丙二醇丁醚(DPnB)、丙二醇苯醚(PPH)、增稠剂ASE-60、TB-195、ZC-501，陶氏化学；醇酯十二(CF-12)，美国伊士曼化工公司；多功能有机胺中和剂、保护胶液，上海裕竹实业有限公司；硅酮改性消泡剂，毕克化学；异噻唑啉酮类防腐剂，托尔国际贸易(上海)有限公司；苯丙乳液建筑封闭底漆、罩光漆，广州集泰化工有限公司；乙二醇防冻剂，分析纯，市售；去离子水、凝胶造粒混合物、基础漆，自制。JSF-450 多功能搅拌专用电动机，上海普申化工机械有限公司；STM-IV 斯托默黏度计，上海现代环境工程技术有限公司；JTX-建筑涂料耐洗刷仪，上海现代环境工程技术有限公司；MPF-40H100 低温保存箱，安徽中科都菱商用电器股份有限公司；DHG-9240A 数显鼓风干燥机，上海索谱仪器有限公司；JSM-6380 扫描电子显微镜，日本电子株式会社。1 2 制备方法常温(22 ~ 28 C)条件下，在低速(300 ~ 800 r/min)搅拌下往分散搅拌机的容器中，依次加入质量分数为400% ~ 700%的乳液、160% ~ 200%的去离子水、15% ~ 45%的消泡剂、04% ~ 07%的多功能中和剂、30% ~55%的防冻剂、25% ~ 40%的成膜助剂、03% ~ 05%的防腐剂和05% ~ 10%的增稠剂等，分散搅拌15 min 左右，连续相清漆制备完成。将连续相清漆按质量分数300% ~ 450%加入预先制备的凝胶造粒混合物[基础漆(250% ~ 350%)加入保护胶液(250% ~ 350%)，在150 r/min 转速搅拌下制成]，轻轻搅拌使其混合均匀，多彩涂料成品制备完成。1 3 施工工艺参照 HG/T 43432012《水性多彩建筑涂料》的技术要求[4]制板。对150 mm 70 mm 6 mm 的无石棉纤维水泥平板做相应底材处理，放置在空气流通的环境至少一周。水性多彩涂料适合喷涂、刷涂等施涂工艺，与底漆、罩光漆等形成配套体系可获得多姿多彩、生动逼真的装饰效果。封闭底漆及有色底漆均使用苯丙乳液的建筑封闭底漆；罩光漆主要组成为水性有机硅改性丙烯酸乳液B，常温(22 ~ 28 C)下固化。施工工艺为：处理基材─涂刷1 道封闭底漆─涂刷1 道有色底漆刷─涂1 ~ 2 遍水性多彩涂料(即中涂)─涂刷1 道罩光漆。注意刷中涂时，必须先将水性多彩涂料搅拌均匀，切忌加水。为确保涂层表干，每道涂刷工序应间隔4 h 以上。1 4 性能测试对多彩涂料涂膜的性能主要考察项目如下：在容器中的状态、热贮存稳定性、漆膜外观及覆盖裂缝能力，HG/T 43432012《水性多彩建筑涂料》；低温稳定性，GB/T 92682008《乳胶漆耐冻融性的测定》；干燥时间(表干)，GB/T 17281989《漆膜、腻子膜干燥时间测定法》；耐水性，GB/T 17331993《漆膜耐水性测定法》；耐碱性，GB/T 92652009《建筑涂料涂层耐碱性的测定》；耐酸雨性，GB/T 92741988《色漆和清漆耐液体介质的测定》；耐沾污性，GB/T 97802005《建筑涂料涂层耐沾污性试验方法》；耐洗刷性，GB/T 92662009《建筑涂料涂层耐洗刷性的测定》；耐湿冷热循环性，JG/T 251999《建筑涂料涂层耐冻融循环性测定法》。2 结果与讨论2 1 连续相中乳液的选择及用量连续相中的乳液是水性多彩涂层最终的成膜物，决定涂膜各项物化性能。目前应用于建筑涂料中的乳液有纯丙乳液、苯丙乳液及丙烯酸酯改性乳液(如氟碳乳液、硅丙乳液等)。为使水性多彩涂料的凝胶彩粒弹性饱满，分散相基础漆的乳液通常选择纯丙烯酸弹性乳液。连续相清漆选择与基础漆中乳液有复配作用的机械性能好的乳液，既能满足良好的视觉效果，性能也可达到要求。2 1 1 不同乳液对涂层性能的影响本研究选择了 1 种氟碳乳液D 和3 种硅丙乳液(A、B、C)，它们耐水性和耐候性优异，具有抗沾污、不黄变、抗碱、抗酸雨和流动性好等优势，常用于高性能外墙乳胶涂料[5]。考察乳液对涂层性能的影响结果见表1。
由表 1 可知，选择的这4 种乳液在涂膜外观、耐酸雨性及耐碱性方面均合格，B 和D 耐水性好，A 和C 均有不同程度起泡，这是因为连续相中的保护胶液含有大量膨胀吸水性硅酸镁锂钠盐，所以影响了耐水性。耐沾污性等级越低越好，B 和C 耐沾污性试验因有刚可觉察的色差，污染程度很轻微，故评为1 级；A 和D 因色差较明显，污染程度轻微，故评为2 级。影响涂膜耐沾污性的因素很多，最主要的因素之一是硬度，由乳液的玻璃化温度(Tg)决定，Tg 越高则耐沾污性越好，乳液B 的Tg 为36 C，乳液D 的Tg 为26 C。综合分析，连续相乳液选择乳液B。2 1 2 乳液用量对涂膜性能的影响按 B 乳液质量分数分别为15%、20%、25%和30%制备好涂料并根据要求刷涂试验板，养护14 d 后测涂膜性能结果如表2 所示。由表2 可知，涂膜外观与耐碱性均合格，耐酸雨性、耐水性、耐沾污性和耐湿冷热循环有差异。质量分数为15%和20% 时，涂膜耐水性、耐湿冷热循环及耐酸雨性均不合格，这是由于乳液含量少，不能在涂层表面形成致密的涂膜所致。随乳液用量增加，耐水性和耐酸性均有所提高，质量分数25%时，性能达到行业技术要求(耐水性96 h 和耐酸雨性48 h)。乳液含量提高，涂膜性能会更好，但考虑到乳液价格，用量多会增加成本。综上所述，乳液用量在25%最佳。
2 2 连续相中成膜助剂的选择2 2 1 成膜助剂性能指标水性多彩涂料满足高性能的同时，最低成膜温度(MFT)也高，加入成膜助剂可降低最低成膜温度，使其在较低温度下也可施工。多彩涂料成膜助剂要求有高助成膜性，低挥发速率，与体系相容和环保，因此选择适合的成膜助剂很重要。本实验选择5 种常用的成膜助剂，其性能指标见表3。由表3 可知，PM 闪点较低，使用存在危险，且挥发速率达到0700，而涂层因多彩粒子的存在比普通涂料膜厚，膜干较慢，所以挥发速率慢更有利于成膜。
