涂料攪拌成型工藝研究

石 川 陳 陽 王新祥 王元光 丘學(xué)意 施華妥

（廣東省建設(shè)工程質(zhì)量安全檢測總站有限公司第五檢測部）

0 引言

涂料[1]的檢測并非是對原材料進(jìn)行直接檢測，而是要按照規(guī)定的配比進(jìn)行攪拌[2]、成型[3-5]、養(yǎng)護(hù)、制樣，進(jìn)而對制備之后的固態(tài)狀涂膜樣品進(jìn)行性能檢測。無論是建筑防水涂料、聚合物水泥防水涂料還是聚氨酯防水涂料等，拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長率都是涂料的基本參數(shù)和重要指標(biāo)，一般的檢測技術(shù)人員按照不同涂料對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)成型、按照GB/T 528－2009《硫化橡膠或熱塑性橡膠拉伸應(yīng)力應(yīng)變性能的測定》要求制備啞鈴試樣，基本上都能滿足條件，唯一影響大的是攪拌過程，最傳統(tǒng)的攪拌工藝是手動攪拌成型，后面改為機(jī)械攪拌成型。然而，由于涂料呈粘稠狀液體且內(nèi)部含較多氣泡，攪拌時氣泡不易排出反而容易引進(jìn)氣體，進(jìn)而使得成型后的涂膜內(nèi)部有很多氣孔，直接影響了最終檢測數(shù)據(jù)和結(jié)果。

文中使用真空攪拌裝置，使涂料在攪拌時與空氣隔離、保持真空，不僅解決了涂料攪拌時引入氣泡的問題，還可以將涂料本身內(nèi)部氣泡中存在的空氣抽出。從而保障了制備樣品的均勻性和完整性，大大提高了檢測數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性和可靠性。

1 試驗

1.1 原材料

單一組分防水涂料：廣東聯(lián)塑科技實業(yè)有限公司。

多組分防水涂料：廣東聯(lián)塑科技實業(yè)有限公司。

1.2 儀器設(shè)備

如圖1 所示，真空攪拌裝置示意圖其包括真空箱體1、真空泵13、攪拌機(jī)12、升降機(jī)構(gòu)和真空度表14。

圖1 真空攪拌裝置示意圖

真空箱體1 由透明板組成，為方形的透明箱體，真空箱體1 的前面設(shè)有開關(guān)門4，開關(guān)門4 能密封關(guān)閉，通過密封條2 實現(xiàn)密封。攪拌機(jī)12 通過升降機(jī)構(gòu)安裝在真空箱體1 的上方，由升降機(jī)構(gòu)帶動攪拌機(jī)12 升降。

真空攪拌機(jī)的攪拌軸包括外攪拌軸9 和內(nèi)攪拌軸5，外攪拌軸9 的上端與攪拌機(jī)12 的電機(jī)連接，外攪拌軸9 的下端向下穿過真空箱體1 的頂板，穿入真空箱體1 內(nèi)，外攪拌軸9 與真空箱體1 之間通過常規(guī)的動密封件實現(xiàn)動密封，內(nèi)攪拌軸5 位于真空箱體1 內(nèi)，內(nèi)攪拌軸5 的上端與外攪拌軸9 的下端可拆卸連接，攪拌機(jī)12 的攪拌頭6 設(shè)在內(nèi)攪拌軸5 的下端，攪拌頭6 也位于真空箱體1 內(nèi)。真空泵13 與真空箱體1 的內(nèi)部連接，用于對真空箱體1 的內(nèi)部抽真空。

其中，內(nèi)攪拌軸5 的上端與外攪拌軸9 的下端的可拆卸連接結(jié)構(gòu)為：外攪拌軸9 的下端設(shè)有T 型槽8，內(nèi)攪拌軸5 的上端設(shè)有T 型臺7，T 型臺7 配合嵌入T 型槽8 中，在T 型臺7 上和外攪拌軸9 的下端分別設(shè)有對應(yīng)的螺紋孔，在螺紋孔中設(shè)置連接螺栓，還通過連接螺栓螺紋連接T 型臺7 與外攪拌軸9 的下端。設(shè)置外攪拌軸9 和內(nèi)攪拌軸5，且外攪拌軸9 和內(nèi)攪拌軸5 之間設(shè)置成可拆分，這樣能方便根據(jù)不同的攪拌需求更換不同的攪拌頭6。

真空度表14 與真空箱體1 的內(nèi)部連接，用于實時顯示真空箱體1 內(nèi)部真空度。真空度表14 上設(shè)有進(jìn)出氣調(diào)節(jié)閥，為防止攪拌過程中因抽真空而將涂料抽出，攪拌時應(yīng)通過進(jìn)出氣調(diào)節(jié)閥控制抽真空力度。

在真空箱體1 的內(nèi)部底面設(shè)有用于固定盛裝有涂料的容器的套管3，套管3 的位置與攪拌頭6 的位置對應(yīng)，套管3 大小與容器大小相適配，容器之間插放在套管中，從而方便對盛裝有涂料的容器進(jìn)行固定。

為了更好的實現(xiàn)自動化，真空攪拌裝置還設(shè)置用于控制攪拌機(jī)的攪拌軸轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速控制器和用于控制攪拌機(jī)的工作時間的時間控制器，攪拌時，需根據(jù)涂料稠度調(diào)節(jié)攪拌機(jī)的攪拌軸的轉(zhuǎn)速（稠度大則轉(zhuǎn)速快、稠度小則轉(zhuǎn)速慢），時間控制器帶有控制旋鈕，通過控制旋鈕調(diào)節(jié)攪拌時長。

攪拌機(jī)12 的可升降的安裝結(jié)構(gòu)為：在真空箱體1的上面兩側(cè)設(shè)有豎向的滑軌10，攪拌機(jī)12 的兩側(cè)設(shè)有滑塊11，滑塊11 配合裝在滑軌10 上，滑塊11 可沿滑軌10 上下滑動，本實施例的升降機(jī)構(gòu)為氣缸（氣缸為常規(guī)裝置，在圖中未示出），氣缸豎向安裝在真空箱體1 的上表面，氣缸的活動端與攪拌機(jī)12 連接，從而可通過氣缸帶動攪拌機(jī)12 上下運(yùn)動。攪拌機(jī)12 的攪拌頭6 上的葉片為三角葉片。當(dāng)然，葉片的形狀和尺寸也可以是其他結(jié)構(gòu)，可根據(jù)涂料粘度而調(diào)整更換。

需攪拌涂料時，將需攪拌的涂料裝在容器中，再將容器插放在套管3 中，容器固定后，控制氣缸帶動攪拌機(jī)12 下降，至攪拌頭6 上的葉片完全浸沒在涂料中，關(guān)上真空箱體1 的開關(guān)門4，開啟攪拌機(jī)12 攪拌，同時開啟真空泵13 抽真空，此時真空度表14 應(yīng)為負(fù)值，攪拌5min，靜置1～3min 后成型涂膜。為防止涂料凝固，攪拌過程中不能中途停止，抽真空時，需通過觀察攪拌的涂料狀態(tài)調(diào)節(jié)進(jìn)出氣調(diào)節(jié)閥，防止在攪拌過程中因抽真空而將涂料抽出。

1.3 試樣制備

根據(jù)要求將樣品涂料按照規(guī)定配比稱量好后混合于容器中（單組分直接裝入容器），將容器固定在真空泵固定支座上；選好攪拌葉片，安裝在攪拌抽下端；下調(diào)攪拌軸高度，使攪拌葉片全部浸沒在涂料內(nèi)（不能觸碰容器底）；開啟攪拌軸攪拌，根據(jù)漿體稠度調(diào)節(jié)攪拌軸轉(zhuǎn)速（稠度大則轉(zhuǎn)速快、稠度小則轉(zhuǎn)速慢），打開真空泵抽真空；觀察樣品涂料狀態(tài)，調(diào)節(jié)進(jìn)出氣調(diào)節(jié)閥控制抽真空速率，防止樣品涂料溢出。通過時間控制器控制攪拌時間5min，靜置1～3min 后成型涂膜，為防止涂料凝固，攪拌過程中不能中途停止。

1.4 試驗方法

參照GB/T 16777－2008《建筑防水涂料試驗方法》測試成型后的涂料的拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長率。

2 結(jié)果與分析

將單一組份涂料用不同的成型方式，其他條件完全一致進(jìn)行對比試驗，成型、養(yǎng)護(hù)完成后制樣，測量拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長率。

將多組份涂料用不同的成型方式，其他條件完全一致進(jìn)行對比試驗，成型、養(yǎng)護(hù)完成后制樣，測量拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長率。

從圖3、圖4 中可以看出，無論是單組份還是多組份涂料，用真空攪拌裝置成型后的涂料其拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長率均明顯增大。

表1 的數(shù)據(jù)顯示：與傳統(tǒng)機(jī)械攪拌成型對比，單組份涂料通過真空攪拌裝置成型后拉伸強(qiáng)度增大26.23%，斷裂伸長率增加63.83%；多組份涂料拉伸強(qiáng)度增大20.61%，斷裂伸長率增加28.91%；這說明真空攪拌裝置對涂料成型后的性能有很大的改進(jìn)。

圖2 不同工藝成型、制樣后的表面

圖3 不同成型方式制備的涂料性能對比（單一組份）

圖4 不同成型方式制備的涂料性能對比（多組份）

表1 不同成型方式制備的涂料性能結(jié)果對比

表2，無論是單組份涂料還是多組份涂料，用真空攪拌裝置成型后的涂料其斷裂伸長率標(biāo)準(zhǔn)差均遠(yuǎn)低于同條件下傳統(tǒng)攪拌成型后涂料的標(biāo)準(zhǔn)差，足以說明真空攪拌裝置成型的涂料比傳統(tǒng)攪拌成型的涂料更加均勻，因為真空攪拌裝置成型的涂料含氣率降低，內(nèi)部大氣泡排除。

表2 不同成型方式制備的涂料均勻性對比（標(biāo)準(zhǔn)差）

3 結(jié)論

⑴真空箱體內(nèi)可通過真空泵形成真空環(huán)境，攪拌時的涂料將位于真空箱體內(nèi)的真空環(huán)境中，能更好的將涂料中的氣體排除，涂料的成型質(zhì)量更均勻，成型后的涂料的氣孔率明顯降低，拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長率數(shù)據(jù)更準(zhǔn)確；

⑵本研究可實現(xiàn)自動化操作，工作效率高，能節(jié)約人力成本，且能對操作進(jìn)行規(guī)范化；

⑶本研究結(jié)構(gòu)簡單、制造成本低、十分輕便，方便運(yùn)輸和使用，適于廣泛推廣和應(yīng)用。