影響聚醋酸乙烯乳膠涂料黏度和對(duì)比率因素的研究

胡春玲，魏 菊

(四川化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院，四川 瀘州 646000)

涂料作為一種保護(hù)配套材料，在石油、化工、機(jī)械、船舶、電子信息、建筑及國(guó)防等工業(yè)部門(mén)應(yīng)用非常廣泛[1]。近年來(lái)，我國(guó)大力加強(qiáng)素質(zhì)教育，地方院校都開(kāi)始不斷地向應(yīng)用型高校轉(zhuǎn)型，對(duì)應(yīng)用型人才的培養(yǎng)也越來(lái)越受到重視[2-4]，涂料課程是精細(xì)化工技術(shù)專業(yè)的一門(mén)專業(yè)必修課程，也逐漸由理論型課程向應(yīng)用型項(xiàng)目化教學(xué)發(fā)展。其中，聚醋酸乙烯乳膠涂料的配制是目前全國(guó)精細(xì)化工技術(shù)競(jìng)賽的主要競(jìng)賽科目之一，結(jié)合此項(xiàng)比賽對(duì)涂料配制的要求，本文研究了影響聚醋酸乙烯乳膠涂料黏度和對(duì)比率的主要因素。

1 實(shí)驗(yàn)操作方法

安裝高速分散機(jī)，向分散缸中加入蒸餾水203 mL，調(diào)整好高速分散機(jī)轉(zhuǎn)速1000 r/min。稱取2g纖維素加入分散缸后再依次用減量法向分散缸中加入丙烯酸鈉鹽6 g、液體石蠟5 g、op-10(潤(rùn)濕劑)3 g，攪拌10min。稱取超細(xì)碳酸鈣280 g、滑石粉110 g，鈦白粉40 g緩慢加入分散缸中，調(diào)整轉(zhuǎn)速攪拌一段時(shí)間后測(cè)細(xì)度，細(xì)度必須達(dá)到70μm以下。之后再加入蒸餾水20 mL、丙二醇25 g、十二醇酯4.5 g(減量法)、聚醋酸乙烯乳液180 g、液體石蠟1.5 g(減量法)，調(diào)整轉(zhuǎn)速后攪拌一段時(shí)間，實(shí)驗(yàn)結(jié)束。

用STM-IVB斯托默粘度計(jì)測(cè)定涂料黏度，用C84-Ⅱ反射率測(cè)定儀測(cè)定涂料對(duì)比率。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1 顏料填料加料速度對(duì)涂料黏度和對(duì)比率的影響

涂料配制時(shí)中，加入的顏填料有鈦白粉，滑石粉和碳酸鈣，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在加顏填料時(shí)，加料的速度即加料的總時(shí)間會(huì)影響到涂料的黏度以及對(duì)比率的大小，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表1。

由表1的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，當(dāng)顏填料的加料速度變慢的時(shí)候，涂料的黏度以及對(duì)比率均會(huì)升高，加料時(shí)間超過(guò)35min后黏度可以達(dá)到100以上，對(duì)比率可以達(dá)到0.95以上。但是實(shí)驗(yàn)限時(shí)3 h，加料速度不能太慢，所以，顏填料加料時(shí)間可以考慮在35～45min為宜。

表1 顏料填料加料速度對(duì)涂料黏度和對(duì)比率的影響Table 1 Influence of feeding speed of pigment filler on viscosity and contrast ratio of paint

2.2 顏填料分散時(shí)間和分散轉(zhuǎn)速對(duì)涂料黏度的影響

顏填料加料完畢后，需要高速分散一段時(shí)間，以保證物料細(xì)度達(dá)到70μm以下。當(dāng)分散時(shí)間較短或者分散轉(zhuǎn)速較小的時(shí)候，物料的細(xì)度達(dá)不到70μm以下的要求。并且當(dāng)分散轉(zhuǎn)速超過(guò)3000 r/min時(shí)容易出現(xiàn)“打泡”現(xiàn)象，最終得到的涂料小氣泡較多，所以，分散轉(zhuǎn)速控制在3000 r/min以下。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表2。

表2 顏填料分散時(shí)間和分散轉(zhuǎn)速對(duì)涂料黏度的影響Table 2 Effect of dispersing time and dispersion speed on paint viscosity

由表2實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，隨著分散轉(zhuǎn)速的逐漸提高，最終涂料的黏度逐漸升高后又會(huì)下降，隨著分散時(shí)間的增加，最終涂料的黏度逐漸升高，但高轉(zhuǎn)速和分散時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)黏度有所下降。同時(shí)考慮高轉(zhuǎn)速條件下最終涂料的小氣泡會(huì)較多，影響涂膜的連續(xù)性，且分散時(shí)間較長(zhǎng)會(huì)影響實(shí)驗(yàn)整體進(jìn)度。所以，顏填料分散時(shí)間在15～25min，分散轉(zhuǎn)速控制在2000～2500r/min較為合適。

2.3 顏填料分散時(shí)間和分散轉(zhuǎn)速對(duì)涂料對(duì)比率的影響

在由表2的討論了顏填料分散時(shí)間和分散轉(zhuǎn)速適合黏度范圍的結(jié)果之后，結(jié)合對(duì)比率再進(jìn)一步確定時(shí)間和轉(zhuǎn)速。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表3。

表3 顏填料分散時(shí)間和分散轉(zhuǎn)速對(duì)涂料對(duì)比率的影響Table 3 Influence of dispersing time and dispersion speed on contrast ratio of paint

由表3的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，在分散時(shí)間和分散轉(zhuǎn)速均充分的情況下，最終涂料的對(duì)比率都能夠達(dá)到0.95以上，適當(dāng)提高分散轉(zhuǎn)速和分散時(shí)間對(duì)比率略有提高，但是效果不明顯，所以在結(jié)合了黏度結(jié)果、小氣泡量和實(shí)驗(yàn)進(jìn)度之后，顏填料加料完畢之后的分散時(shí)間選擇20～25min，分散轉(zhuǎn)速控制在2000～2300 r/min最為合適。

2.4 乳液分散時(shí)間和分散轉(zhuǎn)速對(duì)涂料黏度的影響

實(shí)驗(yàn)加入聚醋酸乙烯乳液后，需高速分散一段時(shí)間，乳液黏度較高，若分散不充分則容易出現(xiàn)結(jié)塊、涂膜不連續(xù)、干燥時(shí)間較長(zhǎng)等現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，乳液的分散時(shí)間和分散轉(zhuǎn)速對(duì)最終涂料的黏度有較大的影響，結(jié)果如表4。

表4 乳液分散時(shí)間和分散轉(zhuǎn)速對(duì)涂料黏度的影響Table 4 Effect of emulsion dispersion time and dispersion speed on viscosity of coatings

由表4的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，當(dāng)乳液的分散轉(zhuǎn)速增加或者分散時(shí)間增加的時(shí)候，最終涂料的黏度將會(huì)逐漸下降，后又不再有太大變化。為保證涂料有較好的黏度，同時(shí)又可以保證乳液分散均勻，乳液的分散時(shí)間在20～25min，分散轉(zhuǎn)速在1000～1500 r/min為宜。

2.5 乳液分散時(shí)間和分散轉(zhuǎn)速對(duì)涂料對(duì)比率的影響

乳液的分散時(shí)間和分散轉(zhuǎn)速在影響了涂料黏度的同時(shí)也會(huì)影響涂料的對(duì)比率，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表5。

表5 乳液分散時(shí)間和分散轉(zhuǎn)速對(duì)涂料對(duì)比率的影響Table 5 Effect of emulsion dispersion time and dispersion speed on contrast ratio of coatings

由表5的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，正常分散條件下，涂料的對(duì)比率均可達(dá)到0.95以上，并且隨著分散時(shí)間和分散轉(zhuǎn)速的提高，最終涂料的對(duì)比率逐漸增加。說(shuō)明，充分的分散力度和分散時(shí)間有助于提高對(duì)比率，但是同時(shí)考慮到分散時(shí)間和分散轉(zhuǎn)速對(duì)涂料黏度的影響，時(shí)間過(guò)長(zhǎng)或轉(zhuǎn)速過(guò)高時(shí)會(huì)產(chǎn)生過(guò)多小氣泡影響涂膜連續(xù)性，以及實(shí)驗(yàn)總時(shí)間的限制等問(wèn)題。所以，乳液最佳分散時(shí)間應(yīng)選擇20min，最佳分散轉(zhuǎn)速選擇1300～1500 r/min。

3 結(jié)語(yǔ)

實(shí)驗(yàn)研究了聚醋酸乙烯乳膠涂料配制過(guò)程中影響涂料黏度和對(duì)比率的主要因素，主要結(jié)論如下：

(1)鈦白粉、滑石粉、碳酸鈣三種顏填料的加料總時(shí)間控制在35～45min，最終涂料的黏度可以達(dá)到100以上，對(duì)比率達(dá)到0.95以上。

(2)顏填料加料完畢后要控制物料細(xì)度，需要一段時(shí)間高速分散，此時(shí)轉(zhuǎn)速控制在2000～2300 r/min分散20～25min為宜。

(3)乳液加料后為防止結(jié)塊以及涂膜不連續(xù)等問(wèn)題也需要一段時(shí)間的攪拌分散，此時(shí)，轉(zhuǎn)速控制在1300～1500 r/min分散20min最佳。