乳膠漆貯存過(guò)程中沉積分層因素研究

吳超賢+陳炳耀+毛秋燕

摘 要：建涂水性乳膠漆因其美觀、環(huán)保、實(shí)用等特點(diǎn)，受到了越來(lái)越多的關(guān)注，但是乳膠漆在貯存過(guò)程中，極易出現(xiàn)沉積分層的弊病，影響其正常使用。基于此，本實(shí)驗(yàn)擬將研究不同性能的材料對(duì)乳膠漆分層的影響，通過(guò)改變分散劑、增稠劑、助劑等的種類(lèi)，闡述現(xiàn)象產(chǎn)生的原因，并給出相應(yīng)的改進(jìn)措施。

關(guān)鍵詞：水性乳膠漆；沉積分層；原因

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.04.009

0 前言

在我國(guó)，人們習(xí)慣上把以合成樹(shù)脂為基料，以水為分散介質(zhì)，加入顏料、填料和助劑，經(jīng)一定工藝過(guò)程制成的涂料，叫做乳膠漆。乳膠漆在結(jié)構(gòu)上可以大致分為兩個(gè)體系：a.合成樹(shù)脂固體顆粒在水中分散體和顏料，屬于膠體分散；b.顏料顆粒在水（各種助劑的水溶液）中分散，屬于懸浮分散或者粗分散。由于分散體系不穩(wěn)定，受到外界環(huán)境和內(nèi)部結(jié)構(gòu)的影響，容易產(chǎn)生沉淀分層等現(xiàn)象。

近幾年來(lái)，建涂乳膠漆因其美觀、環(huán)保、實(shí)用等特點(diǎn)，受到了普遍歡迎，并取得了較好的發(fā)展。雖然我國(guó)乳膠漆的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用起步較晚，乳膠漆的貯存穩(wěn)定性上仍存在較大的差距，但有些產(chǎn)品的部分性能指標(biāo)已達(dá)或超過(guò)國(guó)外同類(lèi)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)。國(guó)外乳膠漆產(chǎn)品開(kāi)罐后，外觀看起來(lái)無(wú)結(jié)塊、無(wú)分水、無(wú)分層，而國(guó)內(nèi)很多廠家生產(chǎn)的乳膠漆在開(kāi)罐后，常出現(xiàn)分層、分水現(xiàn)象，有些甚至下層結(jié)塊。

乳膠漆體系絮凝不穩(wěn)定分層這些表現(xiàn)現(xiàn)象一般與乳液、助溶劑、增稠劑、懸浮劑有關(guān)。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 理論依據(jù)

乳膠漆中的顏料粒子的沉降速度可以用stokes公式為依據(jù)，公式如下：

式中：V-沉降速度，cm/s；r-顏填料顆粒的半徑，cm；g-重力加速度，m/s2；-顆粒體系密度，g/cm3；-液體介質(zhì)密度，g/cm3；η-液體粘度，Pa·s。

由上式可知：通過(guò)減小顏填料顆粒半徑、降低顆粒體系與液體介質(zhì)的密度差、增加液體的粘度這三種方式，可以降低粒子的沉降速度，從而達(dá)到穩(wěn)定體系和改善貯存穩(wěn)定性的作用。在乳膠漆的制造過(guò)程中，通過(guò)砂磨可以改變顏填料粒子的半徑；通過(guò)改變?cè)龀韯⑾♂寗┑姆N類(lèi)和用量，可以改變體系的粘度；分散劑可以實(shí)現(xiàn)顏填料的潤(rùn)濕、分散與穩(wěn)定等。因此將斯托克斯法則引入研究乳膠漆沉降因素中來(lái)，能夠?yàn)槲覀兊膶?shí)驗(yàn)提供理論依據(jù)。

1.2 實(shí)驗(yàn)原料

配方：純丙烯酸乳液：20-30%；

顏填料：30-40%，鈦白粉、重鈣粉和高嶺土的混合物；

濕潤(rùn)分散劑：0.5%，L9525A、L9512、L9508A、L9508C變量選其一；

增稠劑：0.7%，其中羥乙基纖維素0.4%，L4512+L4376/L4375/L4365的混合物占0.3%；

消泡劑：0.3-0.4%，L9502A（便宜、效果一般，常用）、L9503、L9503A（高檔）；

成膜助劑：1-2%，L4210；

溶劑：20-30%，L3000。

1.3 乳膠漆的制備

把乳液、粉料、助劑和水準(zhǔn)備好，找個(gè)容量為1000g的留樣罐，用多功能的分散機(jī)分散，按照國(guó)標(biāo)一步一步將乳液、粉料、助劑和水混合分散，攪拌均勻，把細(xì)度控制到<60?m。然后觀察增稠劑、防凍液和防沉劑的加入量是否影響乳膠漆的分層，只改變它們的劑量和種類(lèi)。

1.4 測(cè)試項(xiàng)目

通過(guò)改變不同的參數(shù)，制備不同的乳膠漆，并對(duì)其性能進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試項(xiàng)目見(jiàn)表1：

2 結(jié)果與討論

2.1 分散劑對(duì)乳膠漆分層的影響

適當(dāng)使用分散劑可以提高乳膠漆分散穩(wěn)定性的界面活性物質(zhì)，而且價(jià)格適中、用量較少、泡沫少、分散效果好。為了防止分散穩(wěn)定了的顏填料粒子再度形成有害的絮凝，在涂料中添加的分散劑吸附在粉碎成細(xì)小微粒的顏填料粒子表面，構(gòu)成吸附層，產(chǎn)生電荷斥力和空間位阻效應(yīng)，保持分散體系處于穩(wěn)定的分散狀態(tài)。

涂料的遮蓋力、透明度、著色強(qiáng)度、流動(dòng)性、粘度、機(jī)械強(qiáng)度等都與分散效果的好壞有直接的影響。分散劑和潤(rùn)濕劑的加入，可以能縮短研磨時(shí)間，也可以提高研磨分散的效率，有利于提高涂料產(chǎn)品品質(zhì)的穩(wěn)定性。分散劑和濕潤(rùn)劑是涂料產(chǎn)品不可缺少的助劑。

本組實(shí)驗(yàn)通過(guò)選用不同的分散劑，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表2：

從表2可以看出，用L9508A與L9508C作為分散劑生產(chǎn)出的乳膠漆極容易分層，而用L9525A與L9512作為分散劑生產(chǎn)的乳膠漆不容易分層。在外力影響下，顏填料顆粒上解很容易吸附，使顆粒重新聚集，粒徑增大，沉降速度增加，造成乳膠漆分層。另外，由于顏料聚集，使漆膜的著色力和遮蓋力下降，對(duì)比率降低。

2.2 增稠劑對(duì)乳膠漆分層的影響

在乳膠漆涂料的配方設(shè)計(jì)中，增稠劑的搭配使用是重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，它聯(lián)系到乳膠漆的多性能，如涂抹外觀、施工性、展色性、儲(chǔ)存性以及展色性等。不同增稠劑配合對(duì)貯存穩(wěn)定性和流平性的影響不同。采用HEC增稠劑時(shí)，有時(shí)候會(huì)發(fā)生上層分水現(xiàn)象，這是因?yàn)槔w維分子吸附能力弱，極容易被漆中的表面活性劑、潤(rùn)濕劑等所置換，游離于水相。討論一下最常用的HEC增稠劑，單獨(dú)及其搭配使用對(duì)乳膠漆分層的影響。為了能更直觀的看出增稠劑不同對(duì)乳膠漆分層的影響，還有增稠劑的使用對(duì)乳膠漆貯存性的影響。

乳膠漆的貯存穩(wěn)定性和施工性被增稠劑的使用兼顧了。

本組實(shí)驗(yàn)通過(guò)選用不同的增稠劑，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表3：

由表3可知：用L4512+L4365作為增稠劑生產(chǎn)的乳膠漆極容易分層，增稠劑匹配搭檔就不會(huì)影響乳膠漆的分層。

2.3 防凍液數(shù)量對(duì)乳膠漆分層的影響

防凍液是一種含有特殊添加劑的冷卻液，主要用于液冷式發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)，防凍液具有夏天防沸，冬天防凍，全年防水垢，防腐蝕等優(yōu)良性能。為了提高乳膠漆在低溫、寒冷條件下適應(yīng)能力，在漆上添加防凍液，本組實(shí)驗(yàn)將改變防凍液的加入量，在-5℃下進(jìn)行凍融實(shí)驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表4。

由表4可知防凍液數(shù)量對(duì)乳膠漆分層沒(méi)影響，其實(shí)一年四季都需要加入防凍液。不過(guò)綜合價(jià)格因素，選擇為2%左右。

2.4 防沉劑對(duì)乳膠漆分層的影響

防沉劑的使用應(yīng)兼顧乳膠漆的貯存穩(wěn)定性與施工性。涂料既是一個(gè)多相體系，又是一個(gè)粗分體系。在熱力學(xué)上是不穩(wěn)定體系，顏料和填料在重力作用下會(huì)沉淀。如何延緩其沉淀，或即使產(chǎn)生沉淀，該沉淀也是疏松易重新分散的，這是涂料生產(chǎn)者必須面對(duì)的問(wèn)題，加防沉劑就是解決此問(wèn)題的方法之一，本組實(shí)驗(yàn)將改變通過(guò)改變防沉劑的加入量，探究對(duì)乳膠漆分層的影響，結(jié)果見(jiàn)表5：

由表5可知防沉劑日入量少了就會(huì)影響乳膠漆的分層，加多了會(huì)影響成本，綜合價(jià)格因素，選擇為0.4%至0.5%。

3 結(jié)論

（1）不同的分散劑也會(huì)影響乳膠漆的分層，L9508A與L9508C會(huì)使其分層明顯。（2）增稠劑搭配對(duì)乳膠漆的分層不太明顯，不匹配的增稠劑也會(huì)影響乳膠漆的分層。（3）防凍液數(shù)量對(duì)乳膠漆分層沒(méi)有影響。（4）防沉劑加入量添加適當(dāng)就不會(huì)影響乳膠漆的分層的。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡(jiǎn)介：吳超賢，女，從事QC部門(mén)成品檢測(cè)、負(fù)責(zé)產(chǎn)品質(zhì)量把關(guān)工作。endprint