繪畫用的多彩水性涂料制備及應(yīng)用

武書成

摘 要：隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，人們的日常生活逐漸從單一化向多樣化轉(zhuǎn)變，并開展了歌唱、舞蹈、繪畫等老少皆宜的娛樂活動，因此制備出一款穩(wěn)定性強的涂料是涂料行業(yè)發(fā)展的必然趨勢。本文利用凝膠、色漆以及保護(hù)膠制備出多彩水性涂料凝膠色粒，并從保護(hù)膠溶液濃度、纖維素、純丙乳液以及保護(hù)膠用量等方面探究了凝膠色粒的成粒效果和性能穩(wěn)定性。

關(guān)鍵詞：多彩水性涂料;凝膠色粒;保護(hù)膠

中圖分類號：TQ630 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1001-5922（2021）08-0094-03

Preparation and Application of Colorful Waterborne Paint for Painting

Wu Shucheng

（Academy of Fine Arts， Xianyang Normal University， Xianyang 712000， China）

Abstract：With the rapid development of economy， peoples daily life has gradually changed from simplification to diversification， and entertainment activities suitable for all ages， such as singing， dancing and painting， have been carried out. Therefore， the preparation of a stable coating is the inevitable trend of the development of the coating industry. In this paper， gel color granules of multicolor waterborne coatings were prepared by gel， paint and protective adhesive. The granulation effect and performance stability of gel particles were explored from the concentration of protective gel solution， cellulose， pure acrylic emulsion and the amount of protective glue.

Key words：multicolor waterborne coatings; gel particles; protective adhesives

由于人們?nèi)找尕S富的日常生活和日漸增長的審美需求，出現(xiàn)了多彩水性涂料，該涂料具有種類繁多、性能穩(wěn)定、使用便利以及色彩鮮艷等特點，十分適合老年人和兒童進(jìn)行繪畫活動。因我國市場中大部分多彩水性多彩涂料生產(chǎn)工藝復(fù)雜、生產(chǎn)成本高且存在嚴(yán)重的環(huán)境污染問題，其使用受到一定限制。故此，人們開始尋找生產(chǎn)成本低且生產(chǎn)過程不會對環(huán)境產(chǎn)生污染的涂料。針對這些問題，本文利用保護(hù)膠、凝膠以及色漆制備了水性多彩涂料凝膠色粒，并研究了制作工藝和原料對其性能的影響，并對其性能進(jìn)行表征。

1 材料與方法

1.1 試劑與儀器

1.1.1 試劑

純丙乳液（增城升華化工有限公司，工業(yè)級）、防腐劑（阿克蘇諾貝爾特種化學(xué)有限公司，工業(yè)級）、纖維素（泰安瑞泰纖維素有限公司，工業(yè)級）、AMP-95（阿克蘇諾貝爾特種化學(xué)有限公司，工業(yè)級）、鈦白粉（佛山市千佑化工有限公司，化學(xué)級）、保護(hù)膠（泗洪縣匯智精細(xì)化工有限公司，化學(xué)級）、成膜助劑（重慶凱茵化工有限公司，化學(xué)級）、煅燒高嶺土（唐山麥迪遜高嶺土有限公司，工業(yè)級）、消泡劑（阿克蘇諾貝爾特種化學(xué)有限公司，工業(yè)級）、分散劑（東莞市長河化工有限公司，分析純）、增稠劑（河北彥川建筑材料有限公司，工業(yè)級）、有機穩(wěn)定劑（河南優(yōu)創(chuàng)化工產(chǎn)品有限公司，工業(yè)級）。

1.1.2 儀器

NDJ-1型旋轉(zhuǎn)粘度計（上海昌吉地質(zhì)儀器有限公司）、涂料噴槍（杭州城宇工貿(mào)有限公司）、CHI760E型電化學(xué)工作站（上海辰華儀器有限公司）、歐洲之星60型頂置數(shù)顯型電動攪拌器（廣州儀科實驗室技術(shù)有限公司）、DMIRM型金相顯微鏡（德國徠卡LEICA公司）、空氣壓縮機（沈陽沈空壓縮機廠）、TU-1810紫外可見分光光度計（北京普析通用儀器有限責(zé)任公司）、DZF-6050型真空干燥箱（上海一恒科學(xué)儀器有限公司）。

1.2 多彩水性涂料凝膠色粒的制備

多彩水性涂料凝膠色粒的制備步驟為：

（1）將水、AMP-95、纖維素加入量杯充分?jǐn)嚢瑁瑪嚢钑r間為1h，在攪拌好的溶液中依次加入防腐劑、分散劑、消泡劑、鈦白粉、高嶺土繼續(xù)攪拌均勻;再往溶液中添加純丙乳液、7%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)為7%）的保護(hù)膠溶液和消泡劑均勻攪拌，并依據(jù)需求調(diào)制顏色后備用。

（2）將保護(hù)膠與水進(jìn)行融合，制備出一定濃度的保護(hù)膠溶液，而后以一定的比例將其與穩(wěn)定劑進(jìn)行混合，均勻攪拌，使其充分融合后，得到凝膠溶液。

（3）將不同色彩的色漆以一定比例緩慢地添加至凝膠溶液中攪拌，獲得凝膠色粒。

（4）將清漆添加至凝膠色粒中，進(jìn)行低速攪拌后可獲得多彩水性涂料。

1.3 表征測試

1.3.1 滲色性能

在色漆與凝膠溶液均勻攪拌的過程中，不穩(wěn)定的凝膠色粒會產(chǎn)生滲色情況，主要體現(xiàn)在凝膠溶液變?yōu)榘咨闋钜后w或凝膠溶液與色粒顏色一致，而后利用紫外可見光分光光度計對可見光區(qū)中凝膠溶液的透射率進(jìn)行測試，以此來代表色粒的滲色程度。透射率高，滲色程度低，凝膠色粒的穩(wěn)定性越強;反之，透射率低，滲色程度高，那么凝膠色粒的穩(wěn)定性越低。

1.3.2 色粒成粒效果

通過肉眼觀察的方式對凝膠色粒的形狀、大小、厚度以及表面狀態(tài)進(jìn)行評價，并利用相機在相同條件下拍攝凝膠色粒形態(tài)圖片。

1.3.3 測試涂料粘度

用型旋轉(zhuǎn)粘度計對存放時間和原料用量不同情況下保護(hù)膠溶液、色漆、涂料體系的粘度進(jìn)行測試。由于涂料的剪切變稀性，因此，轉(zhuǎn)子和轉(zhuǎn)速的差異都會對粘度測試產(chǎn)生影響，為了保證測試結(jié)果的準(zhǔn)確性，在測試過程中轉(zhuǎn)子為同一轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速相同，將最終結(jié)果進(jìn)行比較。

2 結(jié)果與討論

2.1 乳液用量對凝膠色粒滲色性能產(chǎn)生的影響

本文色漆以純丙乳液為主要原料，與凝膠溶液融合后得到凝膠色粒，因色粒穩(wěn)定性差，涂料體系中凝膠溶液會染上色粒的顏色，也會使保護(hù)膠溶液呈現(xiàn)乳白色。因此，凝膠色粒的滲色性能會隨著色漆中純丙乳液用量的多少而產(chǎn)生變化。本文對色漆中純丙溶液用量為20%、25%、30%、35%、40%時，凝膠色粒的滲色性能進(jìn)行測試，測試結(jié)果如圖1所示。

從圖1中不難看出，乳液用量除30%外，波長400～800mm范圍內(nèi)，透過率相對較低，色粒穩(wěn)定性差，極易產(chǎn)生滲色現(xiàn)象;但當(dāng)乳液用量控制在30%時，凝膠色粒透過率則相對偏高，色粒穩(wěn)定性也相對較好，不容易出現(xiàn)滲色現(xiàn)象。純丙乳液用量相對較多時，涂料表面能夠形成偏厚的包覆膜，能夠充分的包裹顏料，所制得色粒較大;當(dāng)純丙乳液用量偏少時，涂料表面形成的包覆膜偏薄，且色粒偏小，因此極易產(chǎn)生滲色現(xiàn)象。基于經(jīng)濟成本問題，選用純丙溶液含量為30%的色漆來制備凝膠色粒為最佳。

2.2 纖維素用量對凝膠色粒成粒的影響

凝膠色粒的成粒狀態(tài)、穩(wěn)定性以及滲色性能的影響都會受到纖維素用量的影響。纖維素用量偏少時，凝膠色粒成粒小，且涂層色彩較模糊，因此裝飾效果較差;當(dāng)纖維素用量偏多時，凝膠色粒成粒過大，導(dǎo)致施工困難。因此，在乳液用量、炭黑以及保護(hù)膠溶液含量一定的情況下，對纖維素用量在0.35%、0.51%、0.67%、0.75%、0.78%、0.84%、0.90%時凝膠色粒的成粒效果及穩(wěn)定性進(jìn)行測試。表1為纖維素用量對凝膠色粒成粒效果和穩(wěn)定性的影響，圖2為纖維素用量不同情況下凝膠色粒的成粒效果照片。

從表1和圖2中不難看出，纖維素用量在0.65%時，極難形成凝膠色粒;且隨著纖維素用量的增加，成粒難度逐步減小，但色粒普遍偏小且較薄，這種色粒在經(jīng)過擠壓后會發(fā)生緊縮現(xiàn)象，表面隨之產(chǎn)生褶皺;當(dāng)纖維素用量控制在0.75%～0.78%時，色粒從較薄的片狀轉(zhuǎn)變?yōu)檩^厚的橢圓狀，表面較為光滑;纖維素用量在0.84%～0.90%之間，色漆的粘度和內(nèi)聚力都相對偏大，導(dǎo)致攪拌時出現(xiàn)分散不均勻的現(xiàn)象，因此色粒成粒過大，施工性差。綜合考慮下，纖維素用量控制在0.75%～0.78%之間為最佳。

2.3 保護(hù)膠溶液用量對色漆粘度的影響

用不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的保護(hù)膠溶液進(jìn)行測試，得到圖3的結(jié)果。

為當(dāng)色漆中含有2.8%和5.0%的7%保護(hù)膠溶液時，色漆粘度隨著時間增加的變化情況。從圖中不難看出，0.5%膠溶液制備的色漆粘度明顯高于2.8%膠溶液制備的色漆;30d內(nèi)，2.8%色漆粘度為5Pa·s左右，5.0%色漆粘度為6Pa·s左右。保護(hù)膠溶液用量不同的兩種色漆在20d之內(nèi)皆體現(xiàn)出先下降后提升，而后再下降的特征，20d后，隨著時間的推移，兩種色漆的粘度逐漸穩(wěn)定。綜上所述，需要掌握色漆的使用時限，以保證多彩水性涂料性能的穩(wěn)定性。

2.4 不同濃度保護(hù)膠在不同時間下的凝膠色粒粘度

從表2看出，保護(hù)膠濃度為4%～7%時，能順利完成色粒的制備，當(dāng)多彩涂料中添加7%保護(hù)膠溶液時，即使存放20d，其流動性依舊優(yōu)秀。但當(dāng)保護(hù)膠濃度為10%時，隨著時間的變化，多彩水性涂料的粘度逐漸增強，流動性變差，且不利于施工。綜上所述，保護(hù)膠溶液濃度為7%時所制備的涂料穩(wěn)定性最佳。

3 結(jié)論

通過利用色漆、凝膠等材料完成了多彩水性涂料凝膠色粒的制備，并研究了純丙乳液、纖維素以及保護(hù)膠溶液的用量對涂料滲色性能、成粒效果以及色漆和涂料粘度產(chǎn)生的影響，得出以下結(jié)論：

（1）純丙乳料會對凝膠色粒的滲色性能產(chǎn)生直接影響，其用量過小會致使色粒穩(wěn)定性差，產(chǎn)生滲色現(xiàn)象，用量過大會導(dǎo)致色粒體積過大，造成施工困難。因此將純丙乳液用量控制在30%能夠保證凝膠色粒性能穩(wěn)定性。

（2）纖維素含量對凝膠色粒的成粒效果有一定影響，含量較少會導(dǎo)致難以成粒的狀況，含量過多會導(dǎo)致色粒體積大，穩(wěn)定性能受到影響。故此，纖維素用量應(yīng)控制在0.75%～0.78%之內(nèi)。

（3）保護(hù)膠溶液用量和色漆存放時間會導(dǎo)致色漆粘度產(chǎn)生變化，當(dāng)色漆中保護(hù)膠溶液含量不同時，其保質(zhì)期隨之產(chǎn)生差異。

（4）保護(hù)膠溶液濃度的不同會對涂料的粘度產(chǎn)生影響，且不同濃度保護(hù)膠溶液的存放時間也存在差異。

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