分散介質(zhì)中的增稠劑對水包砂多彩涂料儲存穩(wěn)定性的影響*

練翠霞，萬曉艷，王 馨，姜佳麗

(順德職業(yè)技術(shù)學(xué)院輕化與材料學(xué)院，廣東 佛山 528333)

由于人們對室內(nèi)外建筑裝飾要求的提高，具有優(yōu)異裝飾效果的仿石涂料獲得市場青睞[1-4]。多彩涂料是水性仿石涂料的其中一種，廣泛應(yīng)用于建筑內(nèi)外墻面裝飾，涂料仿真效果和色彩穩(wěn)定性優(yōu)異，且設(shè)計性強和施工操作簡單，在藝術(shù)涂料的市場占據(jù)重要地位[5-7]。多彩涂料是由三個主要部分組成，即分散相、分散介質(zhì)和連續(xù)相，以調(diào)色的乳膠漆作為分散相，以具有凝膠化功能的保護膠作為分散介質(zhì)，以清漆作為連續(xù)相，不同色彩的分散相以顆粒狀分散于含成膜乳液的分散介質(zhì)中制得。根據(jù)兩相的性質(zhì)，多彩涂料可分為油包油、水包油、油包水和水包水等四種類型，其中，水包水多彩涂料由于VOC釋放更加符合國家環(huán)保理念而被在建筑涂料領(lǐng)域得到更廣泛的應(yīng)用[8]。

常規(guī)的水包水多彩涂料需要平涂乳膠漆、質(zhì)感涂料、真石漆等作為配套底層，施工工藝較復(fù)雜，應(yīng)用成本較高[9]。水包砂多彩涂料在水包水多彩涂料的基礎(chǔ)上發(fā)展起來，可一次成型得到具有立體裝飾效果的涂層，然而由于配方種加入含砂成分，導(dǎo)致儲存穩(wěn)定性欠佳的問題[10-11]。本文采用不同種類的增稠劑制備了水包砂多彩涂料，研究了增稠劑對水包砂多彩涂料粘度和儲存穩(wěn)定性的影響。

1 實 驗

1.1 材 料

乳液：硅丙乳液；顏填料：鈦白粉，高嶺土，水性黑色色漿；增稠劑：羥乙基纖維素HS35000，纖維素DC-118，黃原膠；其他助劑：纖維素，丙烯酸增稠劑，潤濕劑，分散劑，消泡劑，AMP-95，丙二醇，成膜助劑，殺菌劑；保護膠粉：鋰皂石，Laponite S482。

1.2 儀 器

GFJ-0.4A 實驗高速分散機；STM-V斯托默粘度計；XP-G電子天平；101AS-4電熱鼓風(fēng)恒溫干燥箱；LRH150恒溫恒濕箱。

1.3 涂料制備工藝

本實驗分別以HS3500、DC118和黃原膠增稠劑制備了不同的分散介質(zhì)，以此制備了三種多彩涂料樣品，分別命名為MS-HS、MS-DC118、MS-Xanthan，這三種涂料樣品除了分散介質(zhì)中增稠劑品種不同，配方原料、用量和制備工藝一致，具體制備工藝如下：

1.3.1 分散介質(zhì)的制備

多彩涂料的分散介質(zhì)根據(jù)表1配方進行制備。

表1 分散介質(zhì)配方

在低速分散的條件下，將定量的鋰皂石緩慢加入水中，攪拌均勻后加入相應(yīng)增稠劑(HS3500、DC118或黃原膠)，高速分散45 min直至無顆粒透明澄清，最后加入殺菌劑高速分散5 min。

1.3.2 分散相的制備

多彩涂料分散相所使用的基礎(chǔ)漆配方如表2所示。

表2 基礎(chǔ)漆配方

低速下緩慢將纖維素加入水中緩后，高速分散30 min，轉(zhuǎn)至低轉(zhuǎn)速并加入潤濕劑、分散劑等助劑分散5 min；依次加入高嶺土和鈦白粉高速分散30 min；加入乳液繼續(xù)高速分散20 min；加入殺菌劑、消泡劑、pH調(diào)節(jié)劑、成膜助劑和10%的鋰皂石保護膠水溶液，高速分散20 min，得到基礎(chǔ)漆。最后以基礎(chǔ)漆∶石英砂=100∶67的質(zhì)量比加入90#石英砂高速攪拌至均勻。

1.3.3 連續(xù)相的制備

多彩涂料的連續(xù)相根據(jù)表3中的配方進行制備。

表3 連續(xù)相配方

將定量的殺菌劑、丙二醇防凍劑、成膜助劑在低速分散條件下加入水中攪拌5 min，然后加入定量的乳液、消泡劑、pH調(diào)節(jié)劑繼續(xù)分散5 min，最后加入50%的丙烯酸增稠劑水溶液繼續(xù)攪拌10 min。

1.3.4 成品涂料的制備

分散相分3等份，加入水性色漿調(diào)好顏色。在200 RPM轉(zhuǎn)速下，按分散相∶分散介質(zhì)=1∶1的質(zhì)量比，將各色分散相以細流方式加入分散介質(zhì)中造粒，并分散2 min。完成后，連續(xù)相∶分散介質(zhì)=1∶1，緩慢加入連續(xù)相，用調(diào)漆刀緩慢攪拌2 min，加入定量的增稠劑分散均勻，得到最后成品。

1.4 性能測試方法

本文主要研究HS3500、DC118和黃原膠等三種增稠劑對涂料體系粘度和儲存穩(wěn)定性的影響，具體測試方法如下：

(1)粘度：使用斯托默粘度計測試KU粘度。

(2)儲存穩(wěn)定性：將制備好的涂料分別在25 ℃和50 ℃中儲存3～7 d，使用斯托默粘度計測得KU粘度，與初始粘度進行比較。

2 結(jié)果與討論

2.1 分散介質(zhì)中不同的增稠劑對多彩涂料初始粘度的影響

本實驗在分散介質(zhì)中分別添加了等量的HS3500、DC118和黃原膠，得到了MS-HS、MS-DC118、MS-Xanthan三種多彩涂料樣品并使用斯托默粘度計測得初始粘度，如圖1所示。MS-HS和MS-DC118水包砂多彩涂料具有相近的初始粘度，與MS-HS和MS-DC118涂料相比，MS-Xanthan水包砂多彩涂料的初始粘度明顯高于兩者，說明在相等的添加量下，黃原膠對多彩涂料的增稠效果明顯優(yōu)于HS3500、DC118增稠劑。

圖1 MS-HS、MS-DC118、MS- Xanthan的初始粘度

2.2 增稠劑種類對涂料儲存穩(wěn)定性的影響比較

圖2 不同儲存溫度下MS-HS多彩涂料粘度隨儲存時間的變化

圖2為不同儲存溫度下MS-HS多彩涂料樣品的粘度隨儲存時間的變化。在相同儲存時間下，隨著儲存溫度的提高，樣品體系的粘度有所下降；在相同儲存溫度下，儲存實驗的前3 d，MS-HS多彩涂料樣品的粘度隨儲存時間延長而明顯增長，說明MS-HS多彩涂料出現(xiàn)后增稠的不穩(wěn)定現(xiàn)象，在第3 d后，樣品粘度趨于平衡。

圖3 不同儲存溫度下MS-DC118多彩涂料粘度隨儲存時間的變化

如圖3所示，MS-DC118多彩涂料也出現(xiàn)了與MS-HS多彩涂料相似的后增稠行為。樣品體系的粘度隨著儲存時間的延長保持著持續(xù)的增長趨勢，在儲存實驗的前3天未到達平衡，儲存7天后的體系粘度仍明顯高于前3天，說明DC118增稠劑使得多彩涂料的后增稠持續(xù)時間較長。此外，在儲存實驗的前3天，隨著儲存溫度的提高，體系粘度變化不明顯，但是儲存第7天樣品體系粘度隨著溫度提高而明顯下降。

圖4 不同儲存溫度下MS- Xanthan多彩涂料粘度隨儲存時間的變化

圖4為MS- Xanthan多彩涂料在不同儲存溫度和時間的樣品粘度，由圖4可知，樣品粘度隨著儲存時間的延長也有所增長，當(dāng)儲存溫度由25 ℃降至5 ℃時，體系粘度隨之下降，而當(dāng)儲存溫度由25 ℃升至50 ℃時，粘度變化不明顯，說明儲存溫度高于25 ℃時對MS- Xanthan多彩涂料儲存穩(wěn)定性的影響不大。

如圖5所示，本文將MS-HS、MS-DC118、MS- Xanthan三種多彩涂料樣品隨儲存溫度和儲存時間變化的粘度增幅進行比較，將多彩涂料儲存過程測得的粘度ηt減去初始粘度ηo得到粘度增幅Δη，圖5A、圖5B和圖5C分別是多彩涂料在5 ℃、25 ℃和50 ℃儲存溫度下的增長粘度比較，在5 ℃的儲存溫度下，三種多彩涂料中MS-Xanthan多彩涂料的粘度增幅最小，說明其儲存穩(wěn)定性較好；而MS-DC118多彩涂料的粘度增幅隨儲存時間延長而明顯變大。當(dāng)儲存溫度提高時，MS-HS的粘度增幅不大，MS- Xanthan多彩涂料粘度增幅有所提高，而MS-DC118多彩涂料的粘度增幅在三者中始終保持領(lǐng)先，說明使用了DC-118作為增稠劑的MS-DC118多彩涂料的儲存穩(wěn)定性相對較差。

圖5 在5 ℃(A)、25 ℃(B)和50 ℃(C)儲存溫度下多彩涂料隨儲存時間的粘度增幅

3 結(jié) 論

本實驗通過改變水包砂多彩涂料分散介質(zhì)中的增稠劑種類，制備了水包砂多彩涂料，探究了分散介質(zhì)中增稠劑的不同對多彩涂料粘度和儲存穩(wěn)定性的影響。結(jié)果表明，在相同的添加量下，三種增稠劑中黃原膠對多彩涂料的增稠效果最好，對多彩涂料成品初始粘度的提升幅度較大；在不同的儲存溫度下，三種多彩涂料均出現(xiàn)了后增稠現(xiàn)象，MS-HS多彩涂料的粘度增長能在較短時間內(nèi)達到平衡，通過三種涂料的增長粘度比較顯示，MS-DC118的粘度增長幅度最大，后增稠行為最明顯，表明其儲存穩(wěn)定性較差，MS-HS和MS-Xanthan的儲存穩(wěn)定性相對較好。