轻质隔热吸音仿石漆制备工艺研究

崔玉民1，2，王彩华1，2，陶栋梁1，2，李慧泉1，2，苗慧1，2 ( 1． 阜阳师范学院化学化工学院，安徽阜阳236041; 2． 安徽环境污染物降解与监测省级实验室，安徽阜阳236041)

仿石漆具有极强的附着力和良好的耐候性，质感丰富、硬度高、造价经济，从而获得广泛的应用。仿石漆的装饰效果堪比石材，又比石材更易于塑造各种艺术造型。仿石漆可用于外墙及浮雕、梁柱等异型墙面装饰，在旅游风景区、佛教圣地等景区的凉亭等休憩点，应用仿石漆作装饰，不仅美观大方，而且增添了自然的情趣，与景点相得益彰。刘一军等研制了一种仿砂岩陶瓷砖的生产方法，这种仿砂岩陶瓷砖具有轻质、隔热保温、吸音、防水、防渗透等特点，是一种非常好的墙面装饰材料。王彩华等利用天然石粉包裹新型无机轻质表面绝热材料玻化微珠制得包覆型轻质仿石骨料，在一定的生产工艺条件下制备出新型仿石漆。尽管仿石漆的特殊装饰效果使其在市场上应用较多，但传统仿石漆中使用的骨料是天然彩砂或人工彩色石英砂，致使产品密度较大，在喷涂约0. 5 cm 厚度情况下，保温外墙负荷比较大。并且，石英砂的导热系数较大( 约0. 5W·m－1·K－1 ) ，不利于保温墙体的隔热，这使得仿石漆在保温墙面的使用受到很大的限制，因此，研制功能型轻质仿石漆具有重要的意义。
 

1 实验

1. 1 主要原料与仪器

各种天然彩色石粉( 规格为10 ～ 20 目、20 ～ 40目、40～80 目、80～120 目、120～180 目、200 目、325 目等，颜色为中国黑、太行黑、紫罗兰蓝、宝石蓝、天山蓝、中国红、肝红、桃红、桔红、鸡血红、芙蓉红等) : 嘉兴彩色石英砂材料有限公司; 玻化微珠: 中晶工程材料有限公司; 润湿剂( CF－10) 、分散剂( 5040) 、消泡剂( NXZ) 、防霉剂( CI15MV) 、增稠剂( AES60) : 南通市晗泰化工有限公司; 成膜助剂: 臻泰贸易有限公司;纯丙乳液( ＲS2806) 、苯丙乳液( ＲS998A) 、硅丙乳液( ＲS996) ，滁州格瑞化工有限公司; 软化水: 自制。主要仪器: EBFS 双轴高速分散机: 江阴市精化机械有限公司; WM－1．5 实验室砂磨机: 山东龙兴化工机械有限公司; ZKＲ 振动筛: 新乡市东源机械有限公司; YD881－3 烘箱: 耐美特工业设备有限公司; SP －ＲO－2A 净水器: 深圳市七杯水科技有限公司; NDJ－8S 数显式斯托默黏度计: 北京恒奥德仪器有限公司;QGS 涂膜干燥时间试验仪: 北京恒奥德仪器有限公司; LWF－200 两用涂膜测厚仪: 广州东儒电子精密仪器厂; QCJ 涂膜冲击器: 上海魅宇仪器设备有限公司;Ｒef．1501 /50 比重杯: 广州市盛华实业有限公司; HV－1000 显微硬度计: 莱州华银实验仪器有限公司; QSS目视比色箱: 上海嘉标测试仪器有限公司; BK37 － 8空气压缩机: 石家庄北方压缩机有限公司; FM 喷枪:济宁博林喷雾设备有限公司。

1. 2 包覆型轻质仿石骨料的制备

将天然石粉进行筛分得到精制天然石粉，在精制天然石粉中加入水、乳液、助剂进行搅拌分散得石粉悬浊液A。将玻化微珠进行筛分得到精制玻化微珠B，在搅拌下，将B 加入A 中搅拌混合均匀自然晾干2 d得C。用比重杯测定骨料的密度，吸水率的测定按一定量的骨料加水至正好可以容易搅拌包覆为准，强度以传统仿石漆样品的纯度为准。后将C 进行筛分得分级后的包覆型轻质仿石骨料。

1. 3 轻质隔热吸音仿石漆的制备

在搅拌器中加入软化水，搅拌速度为600 r /min，分别加入防霉剂、分散剂、成膜助剂、消泡剂等，充分搅拌20 min，再加入硅丙乳液搅拌20 min，混合均匀得母液。将转速调至200 r /min 后再加入预先混合好的仿石骨料，充分搅拌30 min 后得成品轻质隔热吸音仿石漆。
 

2 结果与讨论

2. 1 影响包覆型轻质仿石骨料性能的因素

2. 1. 1 确定正交实验中的因素和水平

影响包覆型轻质仿石骨料性能的因素很多，主要因素有: A 石粉浓度( 石粉占石粉悬浊液的质量分数) ;B 液固比( 液体和固体的体积比) ; C 包覆次数; D 搅拌速度; E 搅拌时间。根据经验，这5 个因素分别选取4个水平，即选用L16( 45 ) 正交表，如表1 所示。

2. 1. 2 正交实验

正交实验结果如表2 所示。

由表2 可以看出，影响密度的大因素是石粉浓度，小因素是液固比; 影响吸水率的大因素是搅拌时间，小因素是石粉浓度。单纯从密度来看，密度越小越好，从表2 可以看出，佳工艺条件应该是A1、B4、C2、D3、E3。仅仅从吸水率来看，其值也越小越好。佳工艺条件应取A2、B4、C4、D1 或D4、E3。
综合考虑，石粉浓度( A 因素) 大有利于产品的强度，故可以取A2; 液固比一致，取B4; 包覆次数考虑到人工等费用可以取C2; 搅拌速度越快，包覆型骨料破损就越多，可以取D1; 搅拌时间也一致取E3; 从表2 还可看出，多数样品的强度都可以满足要求( 较好及以上) 。因此，制备仿石骨料佳的工艺参数可确定为: A2、B4、C2、D1、E3，即石粉浓度为20%，液固比为10 ∶1，包覆次数为2 次，搅拌速度为500 r /min，搅拌时间为60 min。
2. 2 仿石骨料颗粒级配对轻质隔热吸音仿石漆的影响

表3 是仿石骨料颗粒级配对产品性能的影响。

从表3 可以看出，所用骨料颗粒级配对仿石漆的施工性能、涂层的表观状态有很大影响，如果骨料颗粒较粗，在喷涂时飞溅量增多，从而使涂料用量增大，并造成涂层遮盖力下降，涂层外观显得较为粗糙，也容易沉积灰尘而被污染; 如果骨料颗粒较细，则装饰效果不佳。所以，采用粗细颗粒搭配混合均匀使用，既不影响涂层装饰效果，又能使得涂层致密。

2. 3 乳液对轻质隔热吸音仿石漆的影响

乳液是影响轻质隔热吸音仿石漆性能的主要因素之一，它的质量直接影响涂膜的硬度、粘结强度、耐人工老化等多种性能。本研究选用市售的苯丙乳液( 1# ) 、纯丙乳液( 2# ) 和厚质涂料专用硅丙乳液( 3# )分别制成仿石漆进行比较，其结果见表4，通过实验选定厚质涂料专用硅丙乳液。

另外，其他因素如增稠剂、成膜助剂、消泡剂等均对轻质隔热吸音仿石漆性能产生影响。