谷朊粉在水性建筑涂料中的应用
徐 峰 ( 安徽省建筑科学研究设计院, 合肥230001)
张玉林 ( 江苏河海纳米科技股份有限公司, 泰兴225401)
不同编号涂料样品中浆料与苯丙乳液的比例如表3 所示。
谷朊粉是味精生产过程中的一种工业副产品, 某味精生产企业拟将该副产品应用于建筑涂料的生产中, 以提高该副产品的利用价值。本文对谷朊粉在水性建筑涂料中的应用进行了试验研究。
1 谷朊粉的基本性能试验
1. 1 谷朊粉的溶解
谷朊粉是一种淡黄到黄色的粉末, 一般条件下不溶于水, 要将其应用于水性建筑涂料中, 必须要先使其溶于水, 制得谷朊胶。
1. 1. 1 加热溶解
将谷朊粉在各种浓度下加热溶解, 加热温度从低温升高至100℃ , 谷朊粉结成团, 仍不溶解。说明通过加热的方法不能够使谷朊粉在水中溶解或者溶涨变成糊状而具有粘结性能。
1. 1. 2 用醇类溶剂溶解
考虑到醇类溶剂和水有一定的共溶性, 如果能够将谷朊粉溶解于醇类溶剂, 则可以将溶解后的谷朊粉用水稀释, 即采用谷朊粉的醇溶液, 然后再用水稀释而配制涂料。为此, 试验采用醇类溶剂进行溶解, 例如乙醇、正丁醇和乙二醇等, 但也不可行。说明也不能采用醇类共溶剂的方法来使用谷朊粉配制涂料。
1. 1. 3 碱性水溶液溶解
通过多次试验发现, 谷朊粉可以溶解于碱性水溶液中。例如, 按谷朊粉:水:烧碱= 2:8:0.2( 质量比)的比例, 谷朊粉能够溶解成淡黄到黄色的胶液。在溶解后胶液中还有少量的不溶解的团、块, 经多次并采取不同的方式, 加入不同的原材料( 例如加入OP- 10乳化剂、阴离子型分散剂等) , 均无法将这种少量的团、块、颗粒状物溶解。分析认为, 这可能是由于谷朊粉本身的品质而产生的现象。为了便于使用, 谷朊粉溶解后先将这种不溶解物过滤, 得到均匀的胶液, 然后用于涂料的试验研究。
1. 1. 4 谷朊粉的溶解程序
按比例称量水, 将谷朊粉分散于水中, 谷朊粉润湿后结成团。将溶解后的烧碱溶液注入谷朊粉浆中后, 谷朊粉即慢慢地溶解。但后仍残留有一些颗粒状固体。将已初步溶解的谷朊粉再继续搅拌2 h, 此时没有溶解的固体物质已经显著减少。再将没有溶解的物质用孔径0.6 mm 的筛网过滤, 得到均匀的谷朊胶。
2 谷朊胶的性能
在进行涂料的配制研究前, 对谷朊胶与涂料有关的性能进行了初步检验。
2. 1 耐水性
谷朊胶的耐水性不好, 将涂在玻璃板上的胶膜浸泡于水中, 耐水性差, 可以很容易地洗刷掉。
2. 2 贮存稳定性
谷朊胶极易霉变, 在胶中加入0.2%( 质量分数)的75 号防霉剂, 在6 月份的气候条件下2~ 3 d 就发霉。将75 号防霉剂的用量增加到0.6% ( 该用量是通常用量的6 倍) 后, 贮存约20 d 即霉变。
2. 3 粘结性
谷朊胶的粘结性较好, 粘结强度很高。试验结果如表1 所示。作为比较, 同时试验了常用的801 胶的粘结强度以及用适当淀粉改性以降低成本的改性胶的粘结强度( 见表1) 。表1 中的试验数据似乎说明,谷朊胶的粘结强度仅略高于固含量为12% 的801 胶的粘结强度。但实际情况不是如此。由于粘结试件所用的木块较软, 试件的破坏面多数处于粘结界面,因而不是谷朊胶的实际粘结强度( 即谷朊胶的粘结强度要比该试验数值高) 。此外, 用谷朊胶将纸张粘贴在玻璃瓶上, 纸张只能够撕烂而撕不下来, 而用801胶进行同样的试验, 纸张可以撕下来。
注: 1. 括号内的数字为粘结强度的平均值;
2. 801 胶的破坏面95%以上是粘结面; 淀粉改性谷朊胶的破坏面95%以上也在粘结面。
2. 4 水稀释性
用碱性水溶液溶解得到的谷朊胶, 可以以任意比例的水进行稀释而得到均匀的胶液。
2. 5 流动性
谷朊胶具有很好的流动性, 刷涂后涂膜无刷痕,且手感非常平滑。
3 谷朊胶在建筑涂料中的应用
3. 1 谷朊胶改善建筑涂料性能的研究
谷朊胶属于淀粉类胶粘剂, 人们为提高其耐水性已经进行了大量的研究, 所得到的结果也已经比较可靠, 即所采取的各种方法只能有限地改善淀粉类胶粘剂的耐水性, 而不能从根本上解决其耐水性差的问题。因而, 淀粉类胶粘剂不能作为涂料的基料, 但并不是说谷朊胶不能在涂料中使用。实际上, 谷朊胶的一些性能, 例如流动性和粘结性, 对于涂料一些性能的改善还是有作用的。
3. 1. 1 试验程序
按照表2 的配方配制浆料, 再将不同用量的苯乙烯- 丙烯酸酯共聚乳液添加于浆料中, 制得不同编号的涂料, 进行耐洗刷性检验。
按照表2 的配方配制浆料, 再将不同用量的苯乙烯- 丙烯酸酯共聚乳液添加于浆料中, 制得不同编号的涂料, 进行耐洗刷性检验。
注: 1 已经预混合乳液用量6%的TexanolT M酯醇, 乳液为美国罗门哈斯的AS - 398 型苯丙乳液。
3. 1. 2 结果和讨论
各涂料的主要性能如表4 所示。
注: ① > 4 000 次表示涂膜的耐洗刷性试验只进行到4 000 次, 涂膜没有破坏。
从表4 中的结果可以看出, 在该类涂料中, 加入16%左右的苯丙乳液, 涂料的耐洗刷性即可以达到1 000次以上。而同样的配方, 增稠剂不是采用谷朊胶, 而是采用羟乙基纤维素或甲基纤维素时, 耐洗刷性虽然与此相似, 但涂膜的手感很差。通过使用谷朊胶作为增稠剂, 起到改善涂料流平和涂膜手感的综合效果, 对于解决涂料在贮存过程中的分层、沉淀也有一定效果, 而二者的成本相差不多。可用谷朊胶取代涂料中的纤维素类增稠剂。
3. 2 用谷朊胶作乳胶漆的增稠剂
3. 2 用谷朊胶作乳胶漆的增稠剂
3. 2. 1 配方及配制程序
按表5 配方配制乳胶漆。
表5 配方的配制程序为, 将水和谷朊胶放在搅拌容器中混合均匀, 再将Orotan 1288 分散剂、NXZ 消泡剂、Texanol 酯醇和75 号防霉剂投入并混合均匀;向混合容器中投入重质碳酸钙、二氧化钛、立德粉、轻质碳酸钙和云母粉等并搅拌均匀, 得到混合浆料。将浆料在小砂磨机中研磨30 min, 得到磨细浆料。将苯丙乳液投入磨细浆料中搅拌均匀。将ASE- 60 增稠剂加入一倍的水稀释后, 在充分搅拌的状态下, 以细流状加入并充分搅拌均匀, 得到成品试验乳胶漆样品。
3. 3. 2 试验乳胶漆样品的性能
3. 3. 2 试验乳胶漆样品的性能
试验乳胶漆样品的性能如表6 所示。从表6 中可以看出, 通过适当的配方, 用谷朊胶代替纤维素类增稠剂所配制的乳胶漆性能能够满足现行国家标准的技术要求。
4 结 语
谷朊胶的耐水性不好, 不能作为配制涂料的主要基料; 谷朊胶易于霉变, 在涂料中使用时应加强防霉措施, 增大防霉剂的用量, 并选择适当防霉剂品种; 谷朊胶在乳胶漆中使用, 能够增强涂料的流平性, 改善涂膜的手感。通过适当设计乳胶漆的配方, 使用谷朊胶能够配制出满足现行国家标准的乳胶漆。
