水包水多彩涂料的研制

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    多彩涂料是一種新型的裝飾型涂料，與花崗巖大理石和真石漆相比，它具有逼真的仿真度、優(yōu)異的性能、簡單的施工工藝、相對低的成本、不污染環(huán)境等眾多優(yōu)點(diǎn)，能代替花崗巖等石材，減少對天然石材的開采，同時(shí)避免了因天然石材的脫落而帶來的危險(xiǎn)。多彩涂料可分為油包油、油包水、水包油、水包水4類。隨著人們對水性化要求的提高，前3類基本淘汰，水包水多彩涂料成為研究的熱點(diǎn)。水包水多彩涂料是由不相容的兩相成分組成，其中一相分散介質(zhì)為連續(xù)相，另一相為分散相，兩種或兩種以上不同顏色、大小及形狀各異的著色粒子均勻地懸浮在含有穩(wěn)定劑的分散介質(zhì)中，組成的一種復(fù)合的懸浮分散體涂料。其成膜過程如圖1所示。其中高黏度、高濃度的多彩組分相，能懸浮于低黏度和低濃度相中，涂覆后發(fā)生色散而獲得多種顏色花紋效果，也可具有凹凸不平、立體感強(qiáng)、光澤優(yōu)雅的浮雕狀外觀質(zhì)感效果，見圖2。“環(huán)保、高雅、節(jié)能”的水包水多彩涂料以其多功能、高裝飾性受到市場偏愛，是一種極具潛力的新型環(huán)境友好型涂裝材料。

    水包水多彩涂料的研制中，彩粒的穩(wěn)定性(包括機(jī)械穩(wěn)定性和貯存穩(wěn)定性)是存在的主要問題之一。彩粒在貯存期間應(yīng)不沉降、與水不溶合和互相不溶合，保持各自的獨(dú)立性。另外，彩粒的大小也不容易控制。本文研制一種水包水多彩涂料，涂料彩粒的軟硬度可隨意調(diào)整，彩粒干燥后的流平性可隨意調(diào)整，凹凸?fàn)罨�紋和平面狀花紋可隨意調(diào)整，產(chǎn)品穩(wěn)定性達(dá)1～2 a。

1　試驗(yàn)部分
1.1 試驗(yàn)原料
       乳液M-06，乳液M-02，彩粒凝膠劑DC30，彩粒保護(hù)膠，高嶺土，鈦白粉R930，成膜助劑TE，多功能助劑AMP-95，消泡劑，殺菌劑，增稠劑，丙二醇，氨水，水。
1.2 試驗(yàn)配方
       多彩涂料的配方應(yīng)使涂料能滿足如下要求：穩(wěn)定的貯存性，涂膜有良好的綜合物理性能，原材料應(yīng)盡可能易得，成本應(yīng)盡可能低，配制工藝盡可能簡單易行。
1.2.1 基礎(chǔ)漆的制備
       先將水、高嶺土、鈦白粉R930、DC2、消泡劑依次加入，中速攪拌分散10 min直至完全分散。然后加入多功能助劑AMP-95，黏度變大，高速分散20 min；再依次加入殺菌劑、乳液M-02、成膜助劑TE、7%DC30、水后高速分散20 min。包裝待用�；�礎(chǔ)漆的配方見表1。

1.2.2 基料的制備
       先將增稠劑和水預(yù)先混合均勻并用氨水調(diào)pH值至8～9。然后依次加入乳液M-06、成膜助劑TE、丙二醇、消泡劑攪拌均勻，最后加入殺菌劑分散20 min，包裝待用�；�料的配方見表2。

1.2.3 彩粒的制備
       將基礎(chǔ)漆用色漿調(diào)成各色基礎(chǔ)漆，加入7%DC30中后低速(轉(zhuǎn)速從200 r/min逐漸提高到600 r/min)攪拌出大小合適的彩粒，若貯存需加適量0.15%焦磷酸鈉增稠。彩粒的配方見表3。

1.2.4 多彩涂料的制備
       先將彩粒保護(hù)膠用水1∶1稀釋，后加入彩粒中，攪勻后再加入基料，分散20 min。使得色漆分散開來，并被保護(hù)膠包裹、彼此分離，形成穩(wěn)定的分散體后成品包裝。多彩涂料的配方見表4。制備過程圖見圖3。

1.3 性能測試

       按HG/T 4343—2012《水性多彩建筑涂料》對水包水多彩涂料進(jìn)行性能測試，結(jié)果見表5。

2 結(jié)果與討論
2.1 成膜物質(zhì)的影響
       成膜物質(zhì)是構(gòu)成涂料形成連續(xù)性立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)涂膜的主要物質(zhì)，是決定涂膜物化性能的關(guān)鍵材料。用于多彩涂料的成膜物質(zhì)可以是苯丙、純丙、硅丙、氟硅乳液等，由于大多數(shù)乳液中的官能團(tuán)或乳化劑往往會被其他助劑吸附或發(fā)生反應(yīng)，通常會破壞“卡屋”結(jié)構(gòu)，出現(xiàn)散色、滲色；基礎(chǔ)漆中乳液與保護(hù)膠發(fā)生反應(yīng)，引起粒子逐漸膨脹，導(dǎo)致造粒批次不均一；連續(xù)相中，乳液與保護(hù)膠發(fā)生反應(yīng)，形成涂料絮凝或后稠；乳液與保護(hù)膠體系兼容穩(wěn)定性差，加劇涂膜遇水起泡、發(fā)白現(xiàn)象且難以恢復(fù)，因此，能否選擇與保護(hù)膠兼容性較好的乳液，對水性多彩涂料的穩(wěn)定性非常關(guān)鍵。多彩涂料體系中基礎(chǔ)漆(分散相)的乳液與成品漆(連續(xù)相)的乳液，它們之間的配伍性也至關(guān)重要，如果選擇不正確，體系會出現(xiàn)嚴(yán)重分層或后增稠，導(dǎo)致成品失敗。試驗(yàn)選擇彈性乳液M-02做基礎(chǔ)漆的成膜物質(zhì)，與成品涂料里的乳液M-06相匹配，生產(chǎn)出來的水性多彩涂料，造粒柔軟硬度可隨意調(diào)節(jié)，顆粒分散均勻，貯存穩(wěn)定性好。
2.2 彩粒保護(hù)膠的影響
       彩粒保護(hù)膠的種類和凝膠溶液的濃度對多彩涂料的彩粒穩(wěn)定性至關(guān)重要。同時(shí)保護(hù)膠的用量決定著彩粒干燥后的流平性。為了使一定形狀與大小的彩粒在涂料體系中保持長期穩(wěn)定，達(dá)到不粘連、不破碎、不混色，就必須選用與涂料體系相匹配的保護(hù)膠。本試驗(yàn)選用高純度去離子化的硅酸鹽類化合物作彩粒保護(hù)膠，它不溶解于水但可在水中水合膨脹形成無色透明液體，在水中加量為5%～8%時(shí)，可以在24 h內(nèi)保持流動。在有少量電解質(zhì)的條件下能迅速形成很強(qiáng)烈的觸變性和增稠作用。
2.3 助劑的影響
       在涂料生產(chǎn)中助劑的用量一般不大，但能賦給涂料以特殊性能，正確地選擇助劑，能提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，使造粒完美、貯存穩(wěn)定、便于施工，涂膜柔韌豐滿，還可擴(kuò)大產(chǎn)品用途、改善涂料的施工性能等。本試驗(yàn)主要選用以下幾種：凝膠劑、分散劑、消泡劑、成膜助劑、增稠劑、殺菌劑、pH值調(diào)節(jié)劑等，這些助劑在水性多彩涂料體系中相容性好。
2.4　多彩涂料常見問題的分析
       多彩涂料體系復(fù)雜，正確的原材料的選擇、合理的配比是制備好多彩涂料的關(guān)鍵，也是多彩涂料品質(zhì)的保證。多彩涂料在制漆和貯存、運(yùn)輸和施工，以及涂裝階段常會出現(xiàn)一些問題，這些問題的出現(xiàn)與涂料的配方組分是密切相關(guān)的，見表6。

       多彩涂料制造涂裝過程中，為了保證產(chǎn)品質(zhì)量，需要注意以下問題：(1)制造過程中，攪拌速度的控制。(2)顏色的搭配。因?yàn)槭强空{(diào)色組成的大理石相似色，所以要特別注意調(diào)色搭配。(3)噴槍很關(guān)鍵，噴槍口徑的確定。(4)施工重復(fù)性好。至于和花崗巖大理石的仿真性，只是試驗(yàn)室樣板做得好還不夠，當(dāng)大面積施工時(shí)要求顏色盡量從簡。
3 結(jié)　語
       隨著國內(nèi)裝飾涂料的大力發(fā)展，特別是對高檔次、高裝飾性和技術(shù)含量高的環(huán)境友好型裝飾涂料需求將更為迫切。水包水多彩涂料可以根據(jù)不同材質(zhì)表面，以及依照客戶的需求，提供花紋大小不一、色彩繽紛的花式理石仿真圖案，可廣泛應(yīng)用于酒店、辦公樓、住宅、學(xué)校、醫(yī)院的外墻，也可用于金屬、木器表面，還能應(yīng)用于陶瓷、燈具、家具、雕塑、手工藝品等表面，達(dá)到裝飾后表面不僅具有活潑大方之動感，更具典雅莊重之質(zhì)感。水包水多彩涂料以其優(yōu)異的涂料配套性能及性價(jià)比，是一種新穎的、具有潛力、符合涂料未來發(fā)展方向的環(huán)保型涂料，市場應(yīng)用前景廣闊。