水性內墻低氣味耐污涂料的制備及性能研究

2021-05-13 10:28:22陳均熾

新型建筑材料 2021年4期

陳均熾

（廣東嘉寶莉科技材料有限公司，廣東江門 529085）

0 引言

隨著建筑涂料市場不斷細分，建筑內墻功能型涂料逐漸受到青睞，如耐污涂料、防霉抗菌涂料、凈味涂料等，耐污涂料主要應用于家庭客廳、兒童房、廚房或幼兒園，兒童接觸較多或易污染的墻面。耐污涂料具有易潔凈的特點，污染后的墻面用洗衣粉液或洗潔精可輕松擦掉滯留污漬，標準HG/T 4756—2014《內墻耐污漬乳膠涂料》規定了耐污涂料測試方法及測試污漬。涂料市場發展的趨勢是把凈味涂料與耐污涂料結合為一體。本文討論了凈味乳液、耐污乳液、凈味成膜助劑的篩選、防凍劑及顏填料的篩選和復配，所研制的內墻耐污涂料具有耐污性能好、罐內和施工低氣味、應用廣泛等特點。

1 實驗

1.1 原材料

表1 主要原材料及生產廠家

1.2 主要儀器設備

高速分散機，SFJ-400750W 攪拌砂磨分散機，上海現代儀器；斯托默粘度計，STM-Ⅳ，上海御盛托儀器有限公司；內墻耐污測試儀，BGD527，廣州標格達；反射率測定儀，BGD580，廣州標格達；鉛筆硬度計，biuged，廣州標格達；高低溫交變濕熱試驗箱，BGD 897/100B，廣州標格達。

1.3 測試方法

產品性能依據HG/T 4756—2014《內墻耐污漬乳膠涂料》進行測試；

罐內氣味：打開涂料1 kg 桶蓋后，聞罐內氣味；

表干氣味：涂料刮100 μm 厚的濕膜，表干后開始聞氣味；

實干氣味：涂料刮100 μm 厚的濕膜，實干后開始聞氣味；

輥涂消泡時間：涂料兌水30%后，在膩子墻面用輥涂測試消泡性，測試完全消泡時間。

1.4 實驗配方（見表2）

表2 水性建筑內墻耐污涂料的基礎配方

1.5 生產工藝

（1）在罐內加入水、分散劑、消泡劑、乙二醇、EF60 后啟動分散機，在低速500～700 r/min 攪拌下，加入纖維素潤濕后，再加10%NaOH，待纖維素增稠后，進入下一階段。（2）加入鈦白粉、重鈣，調節分散機轉速至2000～2500 r/min，高速分散15～20 min，至粒徑≤50 μm；降低轉速至1500～2000 r/min，依次加入水、防腐劑、乳液、流平劑、消泡劑、成膜助劑，中速分散10～15 min，至粒徑≤50 μm，用100 目濾布過濾后出料。

2 結果與討論

2.1 低氣味乳液的選擇

目前，應用于建筑內外墻涂料的乳液均有不同程度的氣味，氣味主要來自殘余單體，制備凈味耐污涂料需要選擇凈味乳液。采用6種不同苯丙乳液，其他材料不變，按表2 配方制備6種內墻涂料，測試所制備涂料的氣味，結果如表3所示。

表3 不同苯丙乳液對涂料氣味的影響

由表3 可以看出：不同苯丙乳液所制備涂料的氣味差異較大，苯丙乳液1、5、6 的乳液氣味、罐內氣味、表干氣味及實干氣味均較小；苯丙乳液2 的罐內氣味、表干氣味及實干氣味均最大。乳液氣味小，則所制備的涂料罐內氣味、表干與實干氣味均小，乳液氣味小是由于乳液中殘余單體量少。用乳液制備涂料后測試的罐內氣味，主要由乳液氣味、粉料氣味、助劑氣味組成，相同條件下，乳液氣味越大，則涂料氣味越大。涂膜表干時的氣味為大量水揮發及助劑揮發，涂膜實干時氣味為成膜助劑、少量水及其他高沸點溶劑揮發的氣味，乳液自身氣味影響涂膜表干氣味和實干氣味。

2.2 耐污乳液的選擇

采用6種不同苯丙乳液，其他材料不變，按表2 配方制備6種內墻涂料，測試涂膜的耐污漬性能，結果如表4所示。

表4 不同苯丙乳液對涂膜耐污性能的影響

由表4 可以看出，耐污漬性及耐污漬持久性同時滿足標準的是苯丙乳液1、2，耐污漬性主要測試污漬有醋、紅茶、藍黑墨水、水溶黑色素溶液、醇溶黑色素溶液、凡士林炭黑，其中包含水溶污漬、醇溶污漬及油脂類污漬，測試中發現醇溶黑、藍黑墨水屬于易污染、難去除的污漬種類，涂膜用2%洗衣粉液清洗后，醋、茶、水溶黑、凡士林炭黑殘留較少，醇溶黑中有大量酒精，酒精為小分子溶劑，其溶解進入涂膜，同時將黑色素滲透至涂膜內部，污漬易滲透難去除[1]。考慮到乳液低氣味及耐污性能，確定選用苯丙乳液1 制備低氣味耐污涂料。

2.3 成膜助劑的選擇

成膜助劑的氣味影響涂料罐內氣味、表干氣味及實干氣味，選擇低氣味的成膜助劑是制備低氣味耐污涂料的關鍵，其他材料不變，按表2 配方制備4種內墻涂料，測試不同成膜助劑對涂料氣味及涂膜性能的影響，結果如表5所示。

表5 不同成膜助劑對涂料氣味及涂膜性能的影響

從表5 可見，不同成膜助劑對涂料整體應用氣味影響不同，4種成膜助劑的氣味影響大小排序為：醇酯十二＞OE300＞290plus＞OE400。醇酯十二的氣味實干時最大，同時其表干氣味和罐內氣味也相對最大，醇酯十二在市場上應用最廣泛，目前的成膜助劑主要是醇酯十二的凈味替代品。OE400 的氣味最小，基本無味，因為其沸點最高，為310～374 ℃，揮發速率極低，而低揮發速率易引起涂膜發黏，同時耐洗刷性降低[2]。290plus 的罐內氣味、表干以及實干氣味均較低，涂膜輕黏不影響使用，因此最終確定選用低氣味成膜助劑290plus。

2.4 顏填料的選擇

高乳液含量涂料配方的PVC 較低，高鈦白粉用量下，涂膜的對比率仍比較低。本實驗苯丙乳液1 用量為33%，按表2配方，助劑保持不變，改變顏填料組成，調整涂膜對比率，試驗結果如表6所示。

表6 顏填料對涂料遮蓋力的影響

高乳液含量涂料為低PVC 體系。由表6 可以看出，不透明聚合物在低PVC 體系中可節約鈦白粉用量，增大涂料遮蓋力。在未添加不透明聚合物時，鈦白粉用量從20%增加到24%時，涂膜遮蓋力最高為0.940；添加不透明聚合物后，遮蓋力明顯增大。本實驗粉料選擇為顏料鈦白粉23%、填料重鈣20%及不透明聚合物5%，涂膜對比率為0.960，符合GB/T 9756—2014《合成樹脂乳液外墻涂料》中對優等品（≥0.95）的指標要求，同時符合HG/T 4756—2014 規定的遮蓋力≥0.93的要求。

2.5 凍融穩定劑的選擇

本實驗制備的高檔耐污內墻涂料的主要功能包括耐污性、低氣味，同時低VOC。配方中VOC 的主要來源為助溶劑，為降低VOC 含量，試驗通過減少乙二醇用量，添加不含VOC的凍融穩定劑來降低體系的VOC，試驗結果如表7所示。

表7 凍融穩定劑用量對耐污涂料凍融穩定性的影響

由表7 可見，乙二醇搭配EF-60 使用可降低涂料的VOC含量，提高凍融穩定性，當乙二醇用量為0.70%、EF-60 用量為0.20%時，涂料可通過-7 ℃凍融循環試驗（3 次）。同時，隨著EF-60 用量的增加，耐污涂料的消泡時間延長，輥涂起泡增加。EF-60 為不含APEO、VOC 的潤濕劑，添加量增加會引起涂料輥涂過程中起泡量的增加，泡膜增厚，消泡困難。因此，本實驗選擇乙二醇用量0.70%、EF-60 用量0.25%，可確保配方體系通過-7 ℃凍融穩定性。