如何改善深色乳胶漆的储存稳定性

   日期:2021-11-01     浏览:221    
核心提示:目前国内市场上的多数乳胶漆产品的各项性能指标已经达到或者超过国外同类产品,但是,乳胶漆生产及储存过程中仍然有许多常见的问
目前国内市场上的多数乳胶漆产品的各项性能指标已经达到或者超过国外同类产品,但是,乳胶漆生产及储存过程中仍然有许多常见的问题存在。例如,乳胶漆储存过程中出现分层(多数是分散介质与颜、填料的分离)现象,浮色发花,流平性不佳及返粗等。

笔者在乳胶漆生产过程发现,当调配深色乳胶漆时,若色浆含量较高,在乳胶漆储存过程中极易出现分层现象 (如表1)。

注:①A、B、C三种乳胶漆的配方相同,只有色浆含量不一致;②括号内数值为色浆质量含量。针对这一问题,本文通过改变生产过程中助剂的添加,来分析各种助剂的使用及搭配对乳胶漆分
层现象的影响。

1 实验部分
1.1 理论依据
1.1.1 乳胶漆的触变性
在恒定不变的剪切速率或剪切力下,随着时间的推移而渐渐失去黏性的流动行为,叫做触变性。触变是一种可逆过程,当撤掉外加的剪切力后,经过一段时间的静置过程,随时间的延长,乳胶漆会逐渐恢复到原有的结构黏度。乳胶漆在施工时,涂料受到高剪切速率的作用,黏度变低,有利于涂料的流动和流平。在施工结束后,剪切力降低,乳胶漆黏度升高,则可减少涂料在垂直墙面上的流挂;在涂料储存期间,剪切力低,黏度变高,可在很大程度上抵抗颜料及填料的沉降,阻止分层。

1.1.2 斯托克定律
斯托克定律是流体流动为层流时球形颗粒在液体中的沉降公式。

根据斯托克定律可知,可通过以下途径改善乳胶漆的分层现象:①减小d (颗粒粒径);②增大ρs (颗粒密度),或减小ρ (流体密度)。
以上两种措施从理论上为减弱乳胶漆分层现象提供了研究方向,本实验的内容主要就是从颜料或填料的分散、润湿等过程入手,期望通过改变助剂的搭配使用,改善乳胶漆的触变性,以此研究各种助剂的添加对乳胶漆分层现象的影响。

1.2 实验原料
AC-261乳液(Rohm&Haas),填料(国产),钛白粉R101(进口),重钙等。助剂为:Orotan® 731A(分散剂1),BS-668(增稠剂1,缔合型)、ASE-60(增稠剂2,非缔合型),流平剂RM-2020,及其他助剂。

2 实验过程
2.1 乳胶漆细度对乳胶漆分层的影响

表2为研磨细度对乳胶漆分层的影响。由表2发现:①乳胶漆中粒子细度降到30 μm以下时,乳胶漆分层现象明显减弱;②由于砂磨机的研磨能力有限,单单靠延长研磨时间已经无法再降低颗粒细度,也就意味着不能再减弱分层现象。在实际生产中,即使达到了所希望的研磨细度,但是研磨时间却大大延长,生产效率也相应下降。所以,本文设计实验的目的就是期望在保证生产效率的前提下,通过改变生产工艺,来大限度地减小乳胶漆分层现象。

2.2 增稠剂与流平剂的搭配选择及使用
一般来说,常见的乳胶漆是以水为分散介质的一种水性体系,而且乳胶漆成品通常黏度较低,而在施工过程中又要求乳胶漆具有适当的黏度,常需加入一定量的增稠剂,以改善乳胶漆的施工性能及贮存稳定性。
目前,通常加入乳胶漆的有机增稠剂主要有三类:一是纤维素醚类(HEC),二是聚丙烯酸酯乳液类,三是缔合型增稠剂。也可根据增稠剂与乳胶漆中各种粒子作用关系,将增稠剂分为缔合型与非缔合型两种。
缔合增稠剂是具有表面活性的聚合物。常用的是聚乙二醇醚的两端以氨醋键各连接一个烷链,称之为亲油改性乙氧基化氨醋。它对乳胶漆的增稠机理与非缔合增稠剂不同。后者是以增大液体动力体积来使水相增稠的,而缔合增稠剂是通过自聚集以及与表面活性剂组成混合胶束,颗粒和颜料颗粒上亲油点缔合而使体系增稠的。这些聚集和缔合而形成的结构在剪切下会解开,在剪切力消失后又重新聚集和缔合,恢复了触变性。与非缔合增稠剂相比,后者由于单靠液体动力体积增稠,所以它无法像缔合型增稠剂那样易于恢复触变性。
聚丙烯酸酯乳液类增稠剂属于非缔合型增稠剂,其增稠过程为:在这类增稠剂的分子中引入了亲水及疏水基团,使之具有类似于表面活性剂分子的性质。当它的水溶液浓度超过某一特定浓度时,
形成胶束,胶束与聚合物粒子缔合形成网状结构,导致体系黏度增加。另外,由于一个分子带几个胶束,这种结构降低了水分子的迁移性,因而提高了水相黏度。
在许多情况下,单一的增稠流变剂无法满足乳胶漆流变性能的要求,必须结合各增稠流平剂的优势而协同使用,达到施工性能、储存性能和漆膜性能的良好平衡。

表3是几种乳胶漆对比实验。乳胶漆为外墙深色,色浆含量7%。由表3可知:乳胶漆D的分层现象较其它乳胶漆相比,已大大减弱,通过缔合型与非缔合型增稠剂的搭配使用,再配合一定量的流平剂,使得所制得的乳胶漆既可以长时间保存又能够保证施工效果。

3 结论
(1) 深色乳胶漆贮存时间不宜过长,因为即使对已经出现分层的深色乳胶漆进行充分搅拌,在终施工时也极易引起漆膜浮色发花等。
(2) 颜料或填料颗粒的终研磨细度对乳胶漆储存稳定性影响很大,在保证生产效率的前提下可以通过减小颗粒细度来大程度地减弱乳胶漆分层现象。实验结果表明:乳胶漆颗粒细度达到20 μm左右时,深色乳胶漆的储存稳定性大大提高。
(3) 将不同类型的增稠剂合理搭配使用时能大限度地减弱乳胶漆分层现象。实验结果发现缔合型与非缔合型增稠剂的添加量比为1.5∶1时效果极佳。
 









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