防潮防霉涂料的研制
2022-03-09 15:33 浏览:273
防潮防霉涂料的研制
董立志 商 培 刘洪亮 薛小倩 ( 河北晨阳工贸集团有限公司,河北保定 072550)
0 引言
随着国民经济的增长和人民生活水平的提高,人们对功能性涂料的需求与日俱增,尤其表现在环保性、特种功能性、装饰性等方面。防潮防霉涂料在潮湿的建筑墙面应用广泛,例如食品加工厂、制药厂、地下仓库、粮库、地铁通道、酿造厂等场所,对涂膜的综合性能提出了更多的要求。在国外,防潮防霉涂料的研发始于20 世纪80 年代,目前,美国、日本、欧洲等国家和地区防潮防霉涂料的研究活跃,每年有数百篇专利和文献发表。发达国家掌握着乳液聚合和干膜防霉剂应用的前沿技术,例如:陶氏化学、巴斯夫生产的乳液,THOR、TROY 生产的防霉剂,都是领先的产品,这给国外防潮防霉涂料的发展奠定了基础。
在我国,1989 年研制成防霉乳胶漆,并在制药厂、酿造厂等场所获得成功应用,但其防潮性差,使用寿命短。目前,我国许多科研单位正投入力量研发新型高效的防潮防霉涂料。由于我国在这方面的研究起步较晚,防潮防霉涂料大多是在常规涂料中加入小剂量的防霉剂配制而成,品种少,质量差,有效期短,与国外防潮防霉涂料相比,在技术力量和价格上还缺乏竞争力。因此,开发高性能水性防潮防霉涂料具有广阔的应用前景和重要的现实意义。
1 实验部分
1.1 原材料
成膜物质:BLJ-938、BLJ-968M、BLJ-960( 保立佳);RS-9389、RS-998A、RS-733(巴德富)。颜填料:国产金红石型钛白粉、重钙(800 目)、纳米二氧化钛、氧化锌。助剂:干膜防霉剂、分散剂、消泡剂、润湿剂、成膜助剂、多功能助剂、增稠剂等。
1.2 仪器与设备
高速分散机、调温调湿箱、斯托默黏度计、恒温箱等。
1.3 配方设计
经过试验优选出上述原材料,而后进行性能检测。实验配方见表1,性能检测结果见表2。
2 结果与讨论
2.1 乳液的选择
作为防潮防霉涂料的基料,应选择聚合物Tg 相对较高的乳液,这样获得的涂膜较硬,不易吸附环境中的营养物质和微生物孢子,即使沾污了也较易清洗,使耐沾污性、耐霉菌性得到提高。为了兼顾涂膜的弹性指标,选择软单体作核,硬单体作壳的核壳乳液,或者是通过Tg 不同的两种乳液进行混拼来达到要求。根据实验可知,当涂料的颜基比(P/B)约为1~1.5 时,选用Tg 合适的乳液,并辅以吸油量低的颜填料,即能达到涂膜弹性的技术要求。乳液组合方案如下:
A,巴德富乳液RS-9389 与RS-998A 混拼,其配比为30%∶10%(占涂料配方总质量份)。RS-9389 为Tg -20℃的弹性乳液,是自交联型纯丙烯酸系乳液,采用了乳液复合技术和紫外光固化齐聚物技术,可以形成既柔软又抗沾污的漆膜;RS-998A 为苯丙共聚乳液,Tg 为27℃。
B,保立佳乳液BLJ-968M 与BLJ-960 混拼,其配比为30%∶10%(占涂料配方总质量份)。BLJ-968M是一种弹性纯丙乳液,Tg 为-22℃ ;BLJ-960 系以丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯单体共聚而成的纯丙乳液,Tg为20℃。
C,巴德富乳液RS-733,它是一种纯丙烯酸酯聚合物乳液,采用无皂乳液聚合技术,Tg 为0℃,所占比例为40%(占涂料配方总质量份)。
D,保立佳乳液BLJ-938,采用无皂核壳乳液聚合技术,Tg 为-5℃,所占比例为40%(占涂料配方总质量份)。
上述4 种乳液组合方案的性能对比见表3。
由表3 可见:采用2 种乳液混拼的方法,防潮防霉涂料的耐水性很难达到要求,但是弹性好,耐沾污性也达到了国家标准。防潮防霉涂料用于地铁通道中时,要求耐水性、耐碱性大于10 d,断裂伸长率大于200%。由表4 可知:D 方案的综合性能好。这是因为D 方案选用的乳液采用了先进的无皂核壳乳液聚合技术,采用反应型乳化剂,用种子乳液聚合方法合成了以软单体作核,硬单体作壳的核壳乳液。这样使乳液本身具有优异的耐水性,形成的涂膜在耐水性、耐碱性和耐沾污性等性能方面大大提高。
2.2 颜填料的选择
颜料选择耐候性好、遮盖力好、氯化法生产的金红石型钛白粉。白色颜料氧化锌具有耐光、耐热、耐粉化的优点,同时与防霉剂配用具有协同防霉的作用。填料可选择吸油量低,对涂膜的拉伸强度和硬度等机械性能有保证,且价格低廉、化学稳定性好的高岭土、碳酸钙和硫酸钡等,还应选择部分超细级填料,以提高涂膜的机械性能和致密性等,并应选择有抑菌作用的颜料(例如纳米二氧化钛等)配用,可显著提高涂料的防霉杀菌性和药效持久性(见图1)。
由图1 可见:随着纳米二氧化钛用量的增加,涂膜的耐霉菌性提高,当其用量大于20% 时,涂膜的耐霉菌性达到0 级。随着纳米二氧化钛的加入,涂膜的断裂伸长率逐渐降低,当其用量大于20% 时,断裂伸长率逐渐趋于零,即涂膜变脆。当纳米二氧化钛的用量为8% 时,涂膜的耐霉菌性为1 级,断裂伸长率为250%,此时为佳用量。ZnO 本身就是一种无机抗菌剂,在与细菌接触时锌离子缓慢释放。由于锌离子具有氧化还原性,并能与有机物的羧基、羟基等反应,破坏其结构,进入细胞后破坏电子传递系统的酶,并与-SH 基反应达到杀菌目的。
2.3 助剂的选择
2.3.1 润湿分散剂的选择
良好的润湿分散作用是使涂料具有高附着力、高遮盖力和高稳定性的基础。不同类型的分散剂对涂膜耐水性和耐碱性的影响见图2。
由图2 可见:使用聚合物铵盐分散剂的涂膜耐水性和耐碱性好,这是因为成膜后铵盐分散剂随着水分的蒸发,以氨气的形式挥发,并生成有机高分子聚合物留在涂膜内,间接提高了涂膜的耐水性。本体系选用高帝斯的E80 分散剂,活性物含量为40%,分散效率同钠盐分散剂相似,且分散稳定性好,涂膜耐水性好,能达到地铁工程中耐水性、耐碱性10 d 的技术要求。
2.3.2 消泡剂的选择