乳膠漆沉降分層的原因與控制

       乳膠漆作為建筑涂料的主力軍，在裝飾裝修中得到了廣泛的應(yīng)用。國(guó)產(chǎn)乳膠漆選用的乳液質(zhì)量及配制的乳膠漆與國(guó)外同類乳膠漆相比，性能相差無(wú)幾，有些性能還優(yōu)于國(guó)外一些知名品牌。但一些中小型企業(yè)生產(chǎn)的乳膠漆在儲(chǔ)存過(guò)程中常出現(xiàn)沉降分水現(xiàn)象,影響涂料的開(kāi)罐效果、流平性、遮蓋率、涂層光澤、附著力和耐水耐堿性。造成該現(xiàn)象的因素很多，涂料原材料如乳液、顏填料、潤(rùn)濕分散劑、增稠劑及配方和生產(chǎn)工藝都會(huì)對(duì)其產(chǎn)生影響。本文就該現(xiàn)象的產(chǎn)生原因與控制進(jìn)行探討：

       乳膠漆沉降分層的原因

       乳膠漆之所以會(huì)出現(xiàn)沉降，是因?yàn)槿槟z漆中的顏填料顆粒受到重力作用而下降，而顆粒間的范德華促使顆粒產(chǎn)生凝聚，使其顆粒增大，重力作用顯著，沉降加劇。根據(jù)斯托克定律，顏填料的沉降速度與研磨細(xì)度成倍數(shù)關(guān)系，與顏料密度成正比，隨體系黏度增加而下降。雖然可以通過(guò)調(diào)整顏填料的密度與液體的介質(zhì)密度之差，增大液相的黏度來(lái)降低沉降速度，但實(shí)際沉淀體系較為復(fù)雜，顏料與顏料、乳液、潤(rùn)濕分散劑、增稠劑等相互影響，尤其是體系絮凝使沉降速度大幅度增加。造成體系絮凝的常見(jiàn)因素有：原材料的不相容性，如分散劑與乳液、增稠劑的不匹配，羥乙基纖維素與締合型增稠劑的不匹配，締合增稠劑的添加量過(guò)多或過(guò)少，尤其是乳膠漆中的乳液是熱力學(xué)不穩(wěn)定體系，易受到多種外界因素的影響而絮凝和聚結(jié)。因此，只有在乳膠漆的生產(chǎn)過(guò)程中采取必要的措施，才能減緩或消除乳膠漆在儲(chǔ)存中的沉降。

       1.工藝過(guò)程的控制

       成膜助劑是幫助乳液成膜的物質(zhì)，一般是油性的，只有少量溶于水，大量存在于乳膠顆粒中。成膜助劑過(guò)量使用，則使乳膠粒子破乳。因此，需要添加一定量的表面活性劑，在液相中形成膠束以容納成膜助劑。同時(shí)表面活性劑會(huì)占據(jù)聚合物表面沒(méi)有被乳化劑包圍的空隙，使成膜助劑不能大量順利地進(jìn)入乳膠中，避免乳膠破乳，阻止凝膠的產(chǎn)生。

       流變改性劑會(huì)與顏填料粒子相吸附而產(chǎn)生絮凝，可以通過(guò)用水稀釋的方法來(lái)改善。用水稀釋流變改性劑，盡量使乳膠粒子不發(fā)生或少發(fā)生由于局部流變改性劑濃度過(guò)高而產(chǎn)生的局部乳膠破乳，發(fā)生絮凝。因?yàn)榱髯兏男詣┡c乳膠粒子發(fā)生吸附而使液相流動(dòng)受阻，改變流體的流變性。如果局部濃度過(guò)高，它們會(huì)拉動(dòng)乳膠粒子靠近，產(chǎn)生互相擠壓而使乳膠粒子破乳。為減少乳膠漆中的凝膠微粒，可采取如下方法：在乳液加料過(guò)程中，要使攪拌器處于中低速度，避免過(guò)度剪切造成乳液破乳；在調(diào)漆之前加入一定量的表面活性劑，以保護(hù)乳膠粒子不至于破乳；增稠劑應(yīng)用水稀釋后加入(一些聚氨酯增稠劑用醇醚溶劑稀釋)。

       2.觸變劑的選擇

       在沒(méi)有受到外力或外力較小時(shí)，顏填料顆粒在乳膠漆中保持疏松的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，這樣的結(jié)構(gòu)經(jīng)輕微攪動(dòng)即破壞。破壞經(jīng)靜止后又能恢復(fù)到原來(lái)的高黏度凝膠狀態(tài)，使得顏填料顆粒保持懸浮，這種觸變性的乳膠漆，從儲(chǔ)存經(jīng)施工到成膜，經(jīng)歷了一個(gè)溶膠、凝膠、溶膠的變化歷程，從而避免了乳膠漆儲(chǔ)存中的沉降現(xiàn)象。選用觸變劑能得到這種觸變性的乳膠漆。

       3.增稠劑的選擇

       采用羥乙基纖維素（HEC）增稠劑時(shí)，有時(shí)會(huì)發(fā)生上層分水現(xiàn)象，這是因?yàn)槔w維素分子吸附弱，極容易被漆中的潤(rùn)濕劑、乳液中的表面活性劑等所置換，游離于水相中。應(yīng)根據(jù)體系選擇羥乙基纖維素分子量和添加量，增稠劑線團(tuán)的流體動(dòng)力學(xué)直徑應(yīng)該不超過(guò)包圍分散相的連續(xù)相的平均層厚度，分子量過(guò)大會(huì)使黏合劑和顏料顆粒發(fā)生絮凝；增稠劑的添加量應(yīng)低于臨界濃度C*（按馬克·毫文方程C*=2.5/「η」）以避免過(guò)度重疊或纏結(jié)；采用HEC的分子量較高、添加量過(guò)多并同時(shí)使用疏水性強(qiáng)的締合增稠劑，極易造成乳膠漆的快速絮凝分水。

       4.顏料體積濃度（PVC）的設(shè)計(jì)

       PVC對(duì)乳膠漆的沉降有較大的影響，在總固體體積含量不錯(cuò)的條件下，PVC增大，乳膠漆的流平性、防沉降性明顯變差；PVC降低，流平性、防沉降性明顯提高，其生產(chǎn)成本也會(huì)相應(yīng)上升。綜合價(jià)格因素，選擇PVC為42%至50%。

       5.防沉體質(zhì)填料的選擇

       高嶺土質(zhì)軟，具有優(yōu)異的懸浮性，易分散在水中。大多數(shù)高嶺土都是六角形片狀結(jié)構(gòu)，有的含有無(wú)定型片狀粉末，潤(rùn)濕時(shí)有黏塑性，含油量，防止顏料沉淀，還可使乳膠漆的遮蓋力、黏度的穩(wěn)定性得到改善。

       6.潤(rùn)濕分散劑的選擇

       分散劑的主要作用是：使顏填料的表面濕潤(rùn)，協(xié)助機(jī)械剪切作用將顏填料從二次結(jié)構(gòu)研磨成初級(jí)結(jié)構(gòu)(一次結(jié)構(gòu))，并使分散穩(wěn)定化。其作用機(jī)理：離子型分散劑被吸附于顏填料表面形成雙電層，借同性電荷的相斥使分散體系穩(wěn)定化。另外，離子型和非離子型分散劑也會(huì)在顏填料表面形成親水性吸附層，因位阻效應(yīng)使分散體系穩(wěn)定化。

       無(wú)機(jī)潤(rùn)濕分散劑有聚磷酸鹽類，如六偏磷酸鈉、三聚磷酸鈉、四偏磷酸鈉等，它們價(jià)格低廉，分散效果較好，但對(duì)乳液的穩(wěn)定性有一定影響；有機(jī)類潤(rùn)濕分散劑有陰離子型、陽(yáng)離子型和非離子型表面活性劑，其特點(diǎn)是分散效果好，但產(chǎn)生泡沫多；另外一類是高分子樹(shù)脂類分散劑(如聚丙烯酸鹽類)，其特點(diǎn)是價(jià)格適中、用量較少、分散效果好、泡沫少等。

       所以在乳膠漆生產(chǎn)過(guò)程中，應(yīng)充分考慮乳液的鈣離子穩(wěn)定性、機(jī)械穩(wěn)定性以及與增稠劑、顏填料的匹配性；選擇觸變型的高效分散劑配制觸變性乳膠漆，可以避免乳膠漆在儲(chǔ)存中的沉降；調(diào)整配方并選擇合適的增稠劑使乳膠漆的高中低剪切條件下的黏度更為合理；使用高嶺土作體質(zhì)填料，可有效阻止填料沉降，保持黏度的穩(wěn)定性。