0 引言
随着城市建设的发展和科学技术的进步, 日常生活中的建筑和室内装修采用镜面, 瓷砖和白粉墙日益增多, 近距离读写使用的书簿纸张越来越光滑, 人们几乎把自己置身于一个“强光弱色”的“人造视环境”中.而据科学测定:一般的粉墙光反射系数值为69 %-80 %, 镜面玻璃光反射系数为82 %-88 %, 特别是滑的粉墙和洁白的书簿纸张的光反射系数高达90 %, 比草地、森林或毛面装饰物面高10 倍左右 .这个数值大大超过了人所能承受的光适应范围.如果人长期在这种反光条件下工作或生活, 视网膜会受到不同程度的损害, 视力急剧下降, 白内障发病率高达45 %.这种污染还使人头昏心烦, 甚至发生失眠、食欲下降、情绪低落和身体乏力等类似的精神衰弱的症状 .本文研究采用高速分散混合法, 以弹性纯丙乳液为主要原料, 合成了零VOC 无光污染的儿童护眼漆.开发的护眼漆经过性能检测和对室内涂刷实验证明, 儿童护眼漆优于国家标准, 可以有效的散射光线, 减少光线直接对眼睛的刺激.
1 儿童护眼漆的开发
虽然VOC 在各种装饰物质中含量有着严格的标准, 但是装饰所使用的材料并不是单一的, 各种标准下的VOC 含量的材料组合在一起, 其危害性是可怕的 .本次研发的儿童护眼漆, 针对儿童脆弱视神经发育, 选用合适的零VOC 纯丙乳液经过高速分散合成水性零VOC 哑光漆, 根据其各种良好性能将其命名为儿童护眼漆, 可以有效改善视觉环境, 保护儿童眼睛.
1 .1 传统乳胶漆生产工艺
一般而言, 乳胶漆的生产过程如下:首先加入一定量的水, 然后加人纤维素, 在一定转速下使纤维素溶解.再依次加人润湿剂、分散剂、氨水、防腐剂等, 搅拌均匀后加入颜填料.经高速分散, 使颜填料均匀分散在水相中, 形成一定稠度的浆料.后依次加人乳液、成膜助剂、增稠剂、流变改性剂、剩余的水、pH 调节剂, 经检验包装 .
1 .2 儿童护眼漆的生产工艺原料及配方
2 结果与讨论
试验表明, 纯乳液成膜后的断裂拉伸强度要高于低颜填料浓度下防水涂料的断裂拉伸强度.这是由于乳液中存在着官能单体, 在成膜过程中,聚合物会发生交联反应, 而交联则可以提高力学性能, 即提高其拉伸强度, 降低断裂延伸率.不过颜填料的加入会在一定程度上破坏交联反应的进行, 从而使其显示不出对乳液的增强作用.但随着颜填料时的进一步加大, 颜填料对乳液的增强作用逐步显示出来, 使材料的拉伸强度逐步增大, 薄膜的断裂延伸率则减小.在粉料的选择上本次试验有引进进口粉料但制成小样检测发现, 进口粉料的重金属含量远远高于国产粉料, 为防止这些粉料危害人体健康, 污染环境, 试验决定采用国产粉料.
表面上, 乳胶漆的生产无非是将各种化工原料进行机械混合, 属于一种物理混合过程.实际上, 此混合过程并不简单, 不同的加料顺序和混合条件, 所得结果完全不同.为此, 只能通过大量的实验来求得乳胶漆的佳配方和工艺.
1 .3 儿童护眼漆的生产工艺
1 .3 儿童护眼漆的生产工艺
研发的过程困难重重, 到生产工序是领料→高速分散→ 研磨→调漆→ 过滤→ 检验→ 出料→ 检称.其生产的具体过程如图2 所示.
2 .1 乳液的选择
水性乳液较一般的水性介质具有更好的成膜特性, 用水性乳液作为各种粉体的分散介质不仅能得到性能很好的涂层, 而且涂料的分散性和长期稳定性也可以得到保证 .丙烯酸类聚合物乳液具有优秀的成膜性, 良好的耐油性和耐候性, 优良的粘接性, 在涂料、粘合物、纺织、造纸等诸多领域得到了广泛的应用,自上世纪60 年代丙烯酸酯聚合物乳液大规模推向工业生产和应用以来, 以丙烯酸酯为基本原料的水性涂料, 由于其明显的环境保护优越性和众多优良的使用性能而得到了广泛的应用 .为了进一步证实丙烯酸乳液作为儿童护眼漆涂料基料的适应性, 我们进行了一系列的乳液对比实验, 即采用不同乳液作为成膜物质按照相同的配方配制涂料, 并进行如下几个项目的测试, 结果见下表:
从表2 对比可以看出, 采用丙烯酸乳液作为高性能儿童护眼漆的成膜物质, 其耐水性、耐刷性等主要性能均优于通用的性塑性乳液, 其涂膜具有良好的柔韧性, 回弹性, 低温性能和优异的耐水性, 耐碱性和附着力.由于涂膜吸水率极低, 所以特别适用于制备弹性乳胶漆, 聚合物乳液防水涂料和柔性腻子.
2 .2 抗菌防霉选择
乳胶漆以水为分散介质, 很容易受微生物的破坏, 在生产和贮存过程中造成产品不稳定、变色、发臭、粘度降低、pH 值改变现象;涂料干燥成膜后, 会变色、松软、附着力降低、失光、开裂、起
泡, 从而失去保护作用 .
对乳胶漆的有害微生物, 一般可分为4 大类,即细菌、霉菌、真菌和藻类, 其生长条件(见表3)比较简单, 除来源于空气、生产设备、工作人员、包装材料外, 生产乳胶漆所用的原材料中也可能存在(见表4).
从微生物的生长条件可以看出:在乳胶漆的生产、贮存过程中(湿漆状态), 主要是细菌、藻类的生长.为了防止乳胶漆变质、发霉, 除了要控制原材料的质量、保持工厂和生产设备的清洁卫生外, 还是使用湿漆防腐剂和干膜防霉防藻剂, 以确保产品在生产、贮存和使用过程中性能不会改变.
2 .3 成膜助剂的选择
2 .3 成膜助剂的选择
成膜助剂促进乳液粒子的塑性流动和弹性变形, 改善其聚结性能, 使涂料在更宽的范围内成膜.它是一种易挥发的暂时增塑剂, 不会影响终漆膜的性能.成膜助剂的选择应遵循以下几点:, 应能明显地降低聚合物乳液的玻璃化温度, 并与聚合物的相容性好, 有助于光泽的提高.第二,应具有中至高沸点, 以及一定的挥发速度, 其挥发速度至少应低于水, 这样在成膜前能保留在乳胶漆中, 在成膜后逐渐挥发掉.第三, 应微溶于水或具有一定的水溶性, 易为乳液粒子所吸附并能很好的聚结.由于聚合物的种类不同, 首先要考虑成膜助剂对乳液的适用性.许多乳液生产厂都有与其相配套的成膜助剂, 如果生产厂没有配套助剂,则必须通过试验来确定相应的助剂品种.在实验应用中, 往往两种或多种成膜助剂拼用.
Tex anol 是美国Eastman 公司的一种成膜助剂, 具有高效、多功能、低冻结点的特点, 只用一种即能满足使用多种成膜助剂的需求 .成膜助剂对乳液具有较大的凝聚性, 因此添加时应避免加入高浓度的成膜助剂, 好是在涂料生产的适当阶段加入, 这样就不会损害乳液的稳定性, 成膜助剂有直接加入、预混合加入和预乳化加入3 种方式.直接加入:在涂料的生产过程中直接将成膜助剂加到涂料中.可以在加入乳液前直接加到颜填料混合物中, 好是在涂料研磨前加入, 使之能很好的分散乳化;也可以在乳液加到涂料后加入, 但必须以很慢的速度并在搅拌状态下加入.预混合加入:对直接加入成膜助剂会使乳液破坏的情况,可以将其先与表面活性剂类助剂和丙二醇预先混合后加入.预乳化加入:这种方式主要是对颜料体积浓度很低的有光乳胶漆而言.在这种情况下, 可在成膜助剂加前对其进行预乳化, 将其与水、增稠剂和分散剂一起乳化, 然后再加入.成膜助剂不溶于水, 必须稀释后加入, 好在研磨阶段加入, 否则会产生乳液破乳及聚结等弊病.
Tex anol 是美国Eastman 公司的一种成膜助剂, 具有高效、多功能、低冻结点的特点, 只用一种即能满足使用多种成膜助剂的需求 .成膜助剂对乳液具有较大的凝聚性, 因此添加时应避免加入高浓度的成膜助剂, 好是在涂料生产的适当阶段加入, 这样就不会损害乳液的稳定性, 成膜助剂有直接加入、预混合加入和预乳化加入3 种方式.直接加入:在涂料的生产过程中直接将成膜助剂加到涂料中.可以在加入乳液前直接加到颜填料混合物中, 好是在涂料研磨前加入, 使之能很好的分散乳化;也可以在乳液加到涂料后加入, 但必须以很慢的速度并在搅拌状态下加入.预混合加入:对直接加入成膜助剂会使乳液破坏的情况,可以将其先与表面活性剂类助剂和丙二醇预先混合后加入.预乳化加入:这种方式主要是对颜料体积浓度很低的有光乳胶漆而言.在这种情况下, 可在成膜助剂加前对其进行预乳化, 将其与水、增稠剂和分散剂一起乳化, 然后再加入.成膜助剂不溶于水, 必须稀释后加入, 好在研磨阶段加入, 否则会产生乳液破乳及聚结等弊病.
2 .4 颜填料的选择
颜填料在涂料体系中始终以悬浮态存在, 其分散性能对涂料的加工性、贮存稳定性、施工性及固化涂膜的理化性能都有直接的影响.在选择颜填料的时候, 不使用含汞, 铅, 镉, 铬等离子材料,防止这些颜填料危害人体健康, 污染环境.填料是形成涂料遮盖率的有效成份, 填料的添加可以有效增加涂料的遮盖率, 并且具有一定的消光性, 可以有效提高涂料涂层的耐磨性、柔韧性、抗压强度和耐洗刷性.
试验表明, 纯乳液成膜后的断裂拉伸强度要高于低颜填料浓度下防水涂料的断裂拉伸强度.这是由于乳液中存在着官能单体, 在成膜过程中,聚合物会发生交联反应, 而交联则可以提高力学性能, 即提高其拉伸强度, 降低断裂延伸率.不过颜填料的加入会在一定程度上破坏交联反应的进行, 从而使其显示不出对乳液的增强作用.但随着颜填料时的进一步加大, 颜填料对乳液的增强作用逐步显示出来, 使材料的拉伸强度逐步增大, 薄膜的断裂延伸率则减小.在粉料的选择上本次试验有引进进口粉料但制成小样检测发现, 进口粉料的重金属含量远远高于国产粉料, 为防止这些粉料危害人体健康, 污染环境, 试验决定采用国产粉料.
2 .5 硅藻土的使用
硅藻土是由单细胞水生植物硅藻的遗骸沉积所形成, 这种硅藻的独特性能在于能吸收水中的游离硅形成其骨骸, 当其生命结束后沉积, 在一定的地质条件下形成硅藻土矿床.它具有一些独特的性能, 如:多孔性、较低的浓度、较大的比表面积、相对的不可压缩性及化学稳定性, 在通过对原土的粉碎、分选、煅烧、气流分级、去杂等加工工序改变其粒度的分布状态及表面性质后, 具有孔隙度大、吸收性强、化学性质稳定、耐磨、耐热等特点, 能为涂料提供优异的表面性能,降低涂膜的表面光泽并增加涂膜的耐磨性及抗划痕性, 由于它具有较大的孔体积, 还可减少其他粉料的用量, 降低成本.其通过散射光线产生所需要的亚光和无光效果并有助于提高耐久性和耐擦洗性, 作为涂料的填料和特种消光剂, 其多孔性结构可以排出空气,从而有效地防止起泡脱落, 并能缩短涂料的干燥时间, 有效的提高涂料性能.
2 .6 其它助剂的选择
AMP-95 是含5 %是含水的2-氨基-2 甲基-1丙醇多功能助剂.在乳胶漆配方中, AMP-95 可作为高效共分散剂, 以防止颜料的二次絮凝, 同时还可大幅度地提高涂料的综合性能, 如改善增稠剂的性能, 提高调色浆的展色性;避免使用氨水, 减少涂料的气味;改善漆膜的耐擦洗性和耐水性;降低罐中腐蚀和闪锈 .使用AMP-95 可以减少分散剂、消泡剂、增稠剂的用量, 从而提高成膜性能,也可以降低原材料的总成本.
3 结语
通过性能检测和对室内涂刷实验证明, 儿童护眼漆优于国家标准, 可以有效的散射光线, 减少光线直接对眼睛的刺激.改善视觉环境是现代人必须面对的一个大问题.随着人们环保意识的提高, 改善视觉环境将会成为室内装修的一个新口号, 同时哑光光漆的推行将会上一个台阶, 儿童护眼漆的发展是一个必然趋势.
