含砂多彩涂料彩粒大小與形狀的影響因素研究

黃祖煒，石小龍，祁 波 （亞士漆（上海）有限公司，上海 201717）

含砂多彩涂料作為市場上新型的仿石飾面涂料，其獨特的毛面仿石效果逼真、美觀；而具有相似凹凸面效果的真石漆質感打底，噴涂平面水包水效果，其工藝復雜，成本較高。相比較之下，含砂多彩涂料既符合低VOC（揮發性有機化合物）含量的環保要求，在裝飾效果上又有獨特的仿石特色，在外墻涂料中的應用越來越廣泛［1-6］。

含砂多彩涂料在水包水多彩涂料的基礎上開發而成，雖然有較多的借鑒經驗，但由于添加了相對密度較大的砂子，在粒子形態、貯存穩定性、施工順暢性方面一直存在不少問題。本研究重點討論了影響含砂多彩涂料彩粒大小與形態，以及后續穩定性的因素，如保護膠的濃度，基礎漆中纖維素的種類、含量，以及砂型的級配等。

0 引言

1 試驗部分

1.1 原材料

丙烯酸酯乳液RS-2788，巴德富；丙烯酸乳液BLJ-9385，保利佳；DP-80，杜普利；羥乙基纖維素HBR250，亞什蘭；締合型乙基羥乙基纖維素EHM500，阿克蘇諾貝爾；鈦白粉R-699，龍蟒佰利聯；保護膠S-482，浙江豐虹；砂子、其他水性助劑，市售。

1.2 儀器設備

SFJ-400高速分散機、STM-V斯托默黏度計，上海現代環境工程技術有限公司；多彩涂料專用噴槍W-77，上海巖田實業有限公司。

1.3 含砂多彩涂料的制備

1.3.1 配方

當HBR250與 EHM500分別占基礎漆的0.8%與0.2%時，含砂多彩涂料的彩粒穩定性較佳，且具有較好的后期貯存穩定性。

表1 含砂多彩涂料的配方Table 1 The formulation of multicolor coatings containing sand

基礎漆制備：按照基礎漆配方，在反應釜中依次加入原材料至粉料結束，高速分散30 min；調至中速，加入剩余助劑及乳液，勻速分散10 min，加入消泡劑、增稠保護膠S-482（7%），低速分散5 min后，將基礎漆黏度控制在120～130 KU，加入不同粒徑砂子，分散均勻備用。

1.3.2 制備工藝

本研究選擇短鏈纖維素HBR250與長鏈纖維素EHM500搭配使用，測試結果如表3所示。

連續相乳液制備：按照配方依次加入去離子水、乳液、各種助劑，中速攪拌均勻，檢測連續相黏度至110～120 KU，放置備用。

保護膠的結構示意圖如圖1所示，為直徑25 nm左右、厚度1 nm的圓柱狀納米結構，在圓表面帶負電荷，柱邊緣帶正電荷。

成品漆的制備：將基礎漆按色點比例調成不同色彩，以m（調色基礎漆）∶m（造粒保護膠）∶m（連續相乳液）=48∶22∶30的比例將調色基礎漆加入造粒保護膠中，分散盤切割造粒，然后加入剩余比例的連續相乳液，制得含砂多彩涂料。

2 結果與討論

2.1 造粒保護膠濃度對含砂多彩粒子的影響

多彩保護膠是一種納米級人工合成硅酸鎂鋰，具有良好的分散穩定性，其分子式為Na0.3+xLi0.3+yMg2.7-ySi4O10（OH）2，其中0≤x≤0.4，0≤y≤0.2。

水仙芝的心是稚嫩的，沒往深處想。在她看來，蔣海峰是班長，找她是正常的。而蔣海峰跟她談話，也是從班上的事情談起。面對蔣海峰侃侃而談，水仙芝保持沉默，偶爾微微一笑。

施工區域油層劃分為六個不同區帶，已燃區、燃燒帶、結焦帶、蒸發區、輕質油帶、富油帶和未受影響區。物理化學反應主要集中在蒸汽區（熱蒸餾），結焦區（高溫熱裂解），燃燒區（高溫氧化）。

3) 阜石路與楊莊東街交叉口：從阜石路匯入楊莊東街的車輛較多，且未同下游晉元莊路和蘋果園南路口形成協調控制，因此造成擁堵比較嚴重.

圖1 保護膠的結構示意圖Figure 1 The structure schematic of protective colloid

本研究使用的保護膠S-482是一款有機改性的硅酸鎂鋰，其中添加了一價的陽離子，在分散過程中發生水合作用，片層的硅酸鎂鋰在大量滲透水的作用下，層與層之間的間距變大，大量的片層硅酸鎂鋰在水中游離，同時由于片層的上下層面帶有負電荷，而端面帶有正電荷，互相吸引、接搭形成新的三維立體結構——“卡屋結構”。水合過程如圖2所示。

圖2 保護膠水合形成“卡屋結構”的過程Figure 2 The process of protective colloid form“House of Cards”structure

基礎漆在調色之后會加入部分的保護膠，起到抗滲色的作用，試驗中選用7%濃度的保護膠，一是考慮造粒保護膠與基料保護膠統一，便于生產；二是考慮基礎漆中保護膠與纖維素需要有一定的結合效果，設計不同基料保護膠用量，考察其對含砂多彩涂料黏度的影響，結果見圖3。由圖3可見，隨著基料保護膠用量的增加，含砂多彩成品漆在貯存過程中黏度明顯上升，這個現象在低溫貯存過程中更加突出，這是由于在低溫狀態下連續相乳液中的增稠劑鏈段纏繞導致體系黏度增大。

圖3 含砂多彩涂料黏度隨貯存時間變化的曲線（不同貯存溫度）Figure 3 The viscosity curve of multicolor coatings containing sand varied with time（different storage temperatures）

基料保護膠不同用量對含砂多彩涂料彩粒的影響見表2。

表2 基料保護膠不同用量對含砂多彩涂料彩粒的影響Table 2 The effect of different amount of base protective colloid on the color particles of multicolor coatings containing sand

由表2可見，隨著基料保護膠用量的增加，保護膠形成的“卡屋”效果增強，導致在基礎漆中與纖維素的結合更強，在粒子的周邊形成更加致密的保護膜，彩粒的抗滲色能力變強，與此同時，由于更強的結合效果，導致含砂多彩粒子在貯存之后發生較為明顯的變化，噴涂圖案與初始留樣相比變小，這是由于當保護膠用量過多時，在長期受熱的條件下，保護膠與纖維素及某些具有反應性的助劑發生交聯，導致含砂多彩粒子內應力過強，正常的施工氣壓無法使之展開，導致粒子變小。

為了進一步了解元素Mg的心部宏觀的偏析及衰退情況，對試塊表層快冷部分及心部慢冷部分取樣做化學分析，測試結果未見明顯宏觀偏析和衰退。Mg的衰退不明顯，這是由于Mg的衰退與Mg氧化有關，進入型腔的鐵液在還原氣氛下Mg的衰退可以忽略不計，因此筆者認為相關教科書中所述厚大球墨鑄鐵件必須采用高的殘余Mg的說法有必要進一步論證，實際上在厚大球墨鑄鐵件上的殘余Mg控制筆者不主張高的Mg含量，控制在wMg＝0.035%～0.045%即可。Mg、RE的測試結果見表4。

2.2 纖維素對含砂多彩涂料彩粒的影響

纖維素在含砂多彩涂料彩粒成型中起關鍵性作用，主要表現為以下兩個方面：（1）為基礎漆提供較高黏度，方便制備彩色粒子；（2）與基料保護膠溶液中的硅酸鎂鋰發生“凝膠化”反應，即對保護膠水合形成的“卡屋”結構進行加強，纖維素與保護膠發生交聯反應（圖4），將原本“親水”的調色基礎漆轉化成“疏水”的，在外表面形成一層致密的不溶于水的膜。因此纖維素的種類及用量不僅通過影響基礎漆的黏度而影響粒子的狀態，同時對粒子的抗滲色性能以及粒子后期的穩定性也有較大影響。

圖4 纖維素與保護膠發生交聯反應的過程Figure 4 The process of crosslinking reaction between cellulose and protective colloid

保護膠制備：控制去離子水水溫不低于25 ℃，投入定量的S-482，加入殺菌劑，高速分散30 min，完全溶解后放置備用。

表3 纖維素不同配比對含砂多彩涂料彩粒的影響Table 3 The effect of different ratio of cellulose on the color particles of multicolor coatings containing sand

在配方中加入EMH500后，色點厚度輕微變厚，干膜的凹凸感及砂感得到了一定的提升，但隨著EMH500用量的增加，熱貯存后的彩粒狀態由添加初期的“較明顯變厚”變為“明顯變厚”，即熱貯存穩定性變差，且隨著EMH500用量的增加，涂料的可施工性變差。

當基礎漆保護膠用量為6%時，含砂多彩涂料的抗滲色性、后期貯存穩定性，尤其是低溫貯存穩定性較佳。

含砂多彩涂料的配方見表1。

利用GPS定位技術，以1∶5 000地形圖和土壤圖為工作底圖，在作物收獲后采用網格法進行樣品的采集，采樣路線按“S”形，采樣深度20厘米。將5點采集的土樣混合，采用四分法取樣品1公斤。樣品待自然風干后去除石塊及植物根系，粉碎、過20目篩。過篩后分取50～100克樣品繼續研磨并過100目篩，裝入瓶中儲藏待用。

2.3 砂型級配對含砂多彩涂料彩粒的影響

關于砂感的問題，嘗試在調整后的配方中補入5%～15%的SA30白砂（主要粒徑在30目），按比例重新核算配方，SA30占基礎漆的5%～15%，觀察加入粗砂后的色點狀態及砂感效果（表4）。

表4 不同的砂型級配對含砂多彩涂料彩粒的影響Table 4 The effect of different grades of sand on the color particles of multicolor coatings containing sand

由表4可見，在配方中加入SA30 可以使干膜的凹凸感及砂感得到一定的提升，但隨著SA30含量的提高，基礎漆對其包覆能力下降，導致有部分粗砂裸露在外，涂料的穩定性下降，綜上所述，砂型配比選擇w（SA30）∶w（SA80）∶w（SA120）=2∶3∶1的方案，以避免樣板粗砂過于凸顯，產生扎手感。

1.1.1 地理位置 秦安縣隸屬甘肅省天水市，位于甘肅省東南部，天水市北部，渭河支流葫蘆河下游；中心位置位于北緯34°51′、東經105°40′。

政策四：7月9日，商務部印發《關于推動高品位步行街建設的通知》，指出我國將支持有條件的城市選擇基礎較好、潛力較大的步行街進行改造，力爭用2－3年時間，培育一批具有國際國內領先水平的高品位步行街，搭建滿足消費升級需要的重要平臺，培育擴大城市消費的有效載體，塑造代表城市形象的亮麗名片。

3 結語

（1） 研究表明：S-482作為基料保護膠其最佳濃度為7%，最佳用量為6%。

（2） 當纖維素選擇HBR250與EHM500分別占基礎漆的0.8%與0.2%時，含砂多彩涂料的彩粒穩定，貯存穩定性較好。

（3） 砂型配比選擇w（SA30）∶w（SA80）∶w（SA120）=2∶3∶1時，制得的含砂多彩涂料外觀較佳，且凹凸感適宜。