戴志浩胡中源于占江

（展辰涂料集團(tuán)股份有限公司上海201700）

摘要凝膠型水包水多彩外墻涂料是一種新型節(jié)能減材的建筑裝飾材料介紹了凝膠型水包水多彩外墻涂料的生產(chǎn)工藝并著重地探討影響凝膠型水包水的性能因素及解決方案

關(guān)鍵詞水包水多彩外墻涂料凝膠化

Study on the gel type water-in-water multi-colour coating for exterior wall
Dai Zhihao,Hu Zhongyuan,Yu Zhanjiang
（Zhanchen CoatingsGroup Stock Company Limited,Shanghai 201700）

Abstract Gel type water-in-water multi-colour coating for exterior wall is a new type of building decoration materials, saving energy and reducing material. Introduces the production technology of gel type water-in-water multi-colour paint for exterior wall, performance factors and also to explore the effect of gel type water in water and the solution.
Keywords: Water-in-Water Multi-Colour Coating for Exterior Wall Gelatination

0 前言

隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展人們對(duì)環(huán)保節(jié)能減排要求不斷提高凝膠型水包水多彩外墻涂料替代傳統(tǒng)大理石鋼掛成為了一種新的趨勢(shì)凝膠型水包水多彩外墻涂料具有造價(jià)低輕質(zhì)安全施工方便低污染及使用范圍寬等特點(diǎn)越來(lái)越受到人們的青睞和認(rèn)可

本文介紹了一種以進(jìn)口無(wú)機(jī)硅酸鋰鎂保護(hù)膠為基礎(chǔ)的凝膠型水包水型多彩外墻涂料的配方設(shè)置和生產(chǎn)工藝包括基礎(chǔ)漆制備造粒保護(hù)膠液制備基礎(chǔ)漆調(diào)色造粒連續(xù)相制備并著重探討了影響凝膠型水包水外墻涂料的性能各種因素及解決方案

1實(shí)驗(yàn)部分

1.1主要原材料及儀器

實(shí)驗(yàn)原料去離子水自制潤(rùn)濕劑上海消泡劑上海增稠劑上海殺菌劑上海丙烯酸乳液及硅丙乳液上海金紅石型鈦白粉攀枝花纖維素上海煅燒高凝土汾陽(yáng)硅酸鋁上海保護(hù)膠美國(guó)

實(shí)驗(yàn)儀器SFJ-400分散機(jī)上海STM-IV斯托默粘度計(jì)上海

1.2實(shí)驗(yàn)

凝膠型水包水外墻涂料配方

凝膠型水包水外墻涂料配方

1.2.1.造粒基礎(chǔ)漆配方

造粒基礎(chǔ)漆配方

制備工藝將去離子水分散劑潤(rùn)濕劑殺菌劑消泡劑PH調(diào)節(jié)劑等助劑混合均勻再加入鈦白粉和各類填料分散研磨至細(xì)度小于50um再加入乳液基礎(chǔ)漆用保護(hù)膠攪拌20分鐘即得

基礎(chǔ)漆用保護(hù)膠制備工藝將去離子水及保護(hù)膠粉混合均勻中速攪拌30分鐘至保護(hù)膠完全溶解因?yàn)榻饘匐x子含量對(duì)保護(hù)膠穩(wěn)定影響很大因此推薦采用去離子水因基礎(chǔ)漆含有大量纖維素酶增稠劑吸水性強(qiáng)耐水差因此用于基礎(chǔ)漆中的保護(hù)膠要盡量少的含有金屬鹽

1.2.2造粒用保護(hù)膠液

造粒用保護(hù)膠液

制備工藝將去離子水降粘用分散劑保護(hù)膠粉及潤(rùn)濕劑混合均勻中速攪拌30分鐘即得降粘用分散劑一般采用焦磷酸鹽類也有采用EDTA等具有金屬絡(luò)合效果的絡(luò)合劑

1.2.3連續(xù)相涂料部分

連續(xù)相涂料部分

制備工藝將去離子水殺菌劑消泡劑潤(rùn)濕劑及PH調(diào)節(jié)劑混合均勻再加入硅丙乳液和增稠劑低速攪拌15分鐘即得此部分關(guān)鍵是增稠劑和乳液的搭配一般采用對(duì)水相增稠的ASE類增稠劑減少增稠劑與乳液的締合以避免后期的儲(chǔ)存粘度的穩(wěn)定性也有資料顯示防腐劑中的金屬粒子也會(huì)影響水包水多彩漆的后期儲(chǔ)存溫度性但筆者的實(shí)驗(yàn)表明在合理的防腐劑添加范圍內(nèi)對(duì)儲(chǔ)存溫度性影響不大另外必須注意的是連續(xù)相乳液的耐水性因含有大量吸水膨脹的無(wú)機(jī)硅酸鋰鎂保護(hù)膠連續(xù)相的的耐水性最終保護(hù)性能具有關(guān)鍵作用

1.4生產(chǎn)工藝

稱取一定量的造粒保護(hù)膠液體加入適量的造粒調(diào)色基礎(chǔ)漆然后造粒形成連續(xù)的保護(hù)膠粒子加入連續(xù)相涂料部分及適量增稠劑低速攪拌至均勻即可

1.5技術(shù)性能指標(biāo)

表 1 多彩漆體系技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

Table 1 The system technical standard of water-in-water multi-colour coating

表 1 多彩漆體系技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

2結(jié)果與討論

2.1基本原理

水包水多彩涂料是用原調(diào)色涂料預(yù)凝膠包薄膜（造粒基礎(chǔ)漆）加入到保護(hù)液分散介質(zhì)中發(fā)生凝膠反應(yīng)凝膠涂料粒子表面形成一個(gè)較均勻凝膠膜這樣即阻止膜內(nèi)調(diào)色涂料組份與膜外的分散介質(zhì)相互擴(kuò)散又能阻止彩色粒子之間發(fā)生聚集凝結(jié)形成較為獨(dú)立的彩色粒子然后混入清漆涂料和適量增稠劑形成水包水多彩涂料

水包水多彩涂料的成膜過(guò)程與乳膠漆相似乳膠漆的成膜過(guò)程有三個(gè)步驟a.揮發(fā)隨著乳膠漆中的水分揮發(fā)乳液微粒和顏料顆粒更緊密地堆積在一起b.聚結(jié)隨著乳膠漆中的水分揮發(fā)完全乳膠粒子顏填料等顆粒融為一體形成連續(xù)柔韌的漆膜c.粒子擴(kuò)散過(guò)程在粒子聚結(jié)的同時(shí)粒子之間的空隙或聚結(jié)粒子的水溶性物質(zhì)成膜助劑等是聚合物相互滲透擴(kuò)散是涂膜進(jìn)一步均勻化而水包水多彩涂料中的彩色粒子相當(dāng)于連續(xù)相的顏填料但是本身又能成膜在聚結(jié)過(guò)程中不僅有連續(xù)相的乳膠粒子彩色粒子的聚結(jié)還有彩色粒子中乳膠粒子顏填料的凝結(jié)由于凝結(jié)時(shí)間的差異導(dǎo)致在成膜的第3步粒子擴(kuò)散過(guò)程連續(xù)相的擴(kuò)散與彩色粒子的擴(kuò)散是相對(duì)獨(dú)立的整體涂膜均勻化程度受連續(xù)相和彩色粒子的共同作用決定

2.2彩色粒子的滲色分散介質(zhì)渾濁的原因及粒子軟硬的控制

我們認(rèn)為導(dǎo)致滲色或分散介質(zhì)渾濁的原因有以下幾種可能1.包膜不夠致密分散介質(zhì)保護(hù)膠濃度過(guò)低或造粒基礎(chǔ)漆預(yù)包膜保護(hù)膠使用量過(guò)少2.造粒基礎(chǔ)漆展色性差3.表面活性劑使用不當(dāng)表2反映了預(yù)包膜使用保護(hù)膠的量對(duì)彩色粒子的影響

表 2 基礎(chǔ)漆預(yù)包膜使用保護(hù)膠的量對(duì)彩色粒子的影響

Table 2 The influence of basic paint coated with protective colloid amount used amount on zhe color particles

表 2 基礎(chǔ)漆預(yù)包膜使用保護(hù)膠的量對(duì)彩色粒子的影響

噴涂施工時(shí)粒子相互串色與粒子硬度有關(guān)粒子偏軟容易導(dǎo)致粒子變小甚至串色糊掉影響水包水多彩粒子硬度的因素有a.造粒基礎(chǔ)漆粘度越高粒子越硬,為了平衡生產(chǎn)和粒子硬度關(guān)系基礎(chǔ)漆粘度最好控制在110~120KU之間b.分散介質(zhì)保護(hù)膠濃度越高粒子越硬但是保護(hù)膠濃度高會(huì)影響成漆的最終儲(chǔ)存穩(wěn)定性通過(guò)實(shí)驗(yàn)我們發(fā)現(xiàn)保護(hù)膠濃度控制在6%~8%最好c.造粒過(guò)程顏料顆粒浸泡凝膠熟化時(shí)間時(shí)間越長(zhǎng)粒子越硬凝膠熟化時(shí)間（浸泡時(shí)間）控制在1~2小時(shí)比較好d.造粒基礎(chǔ)漆中乳液的玻璃化溫度越高粒子越硬但是太硬了有開裂風(fēng)險(xiǎn)一般基礎(chǔ)漆還是采用彈性乳液或者彈性乳液復(fù)配硅丙乳液以提高耐水性表3反映了分散介質(zhì)作為保護(hù)膠其濃度對(duì)彩色粒子的影響

表 3 保護(hù)膠濃度對(duì)彩色粒子硬度的影響

Table 3 The influence of protective colloid concentration on the color particles hardness

表 3 保護(hù)膠濃度對(duì)彩色粒子硬度的影響

2.3彩色粒子的大小形狀控制

采用分散機(jī)造粒的話轉(zhuǎn)速越高攪拌時(shí)間越長(zhǎng)粒子越小（通常攪拌速度控制在150~300轉(zhuǎn)/分分散時(shí)間在10-20分鐘）篩網(wǎng)越小粒子越小表4反映了攪拌速度對(duì)彩色粒子大小的影響

表 4 攪拌速度對(duì)彩色粒子大小的影響

Table 4 The influence of mix rate on the color particles size（big or small）

表 4 攪拌速度對(duì)彩色粒子大小的影響

基礎(chǔ)漆粘度越低粒子形狀立體感越強(qiáng)基礎(chǔ)漆里粉料的多少影響粒子厚度粉料越多造出來(lái)的粒子碎點(diǎn)狀的形式越明顯干膜厚度越厚粉料越少造出來(lái)的粒子圓球狀的形式越明顯干膜厚度越薄表5反映了基礎(chǔ)色漆粘度對(duì)粒子形狀的影響

表 5 基礎(chǔ)色漆粘度對(duì)粒子形狀的影響

Table 5 The influence of basic color paint viscosity on the particles size

表 5 基礎(chǔ)色漆粘度對(duì)粒子形狀的影響

2.4造粒方式粒子虛實(shí)對(duì)水包水多彩涂料的裝飾效果的探討

目前主要的造粒方式有兩種1.葉片剪切式轉(zhuǎn)盤造粒2.振動(dòng)篩網(wǎng)式造粒（真空造粒桶）

葉片剪切式轉(zhuǎn)盤造粒通過(guò)剪切力大小剪切時(shí)間控制粒子大小由于葉片規(guī)格差異剪切速率引起剪切力的不同從而造成粒子難以控制適合做需要高剪切的小粒子主要缺點(diǎn)有粒徑分布較寬重現(xiàn)性較差粒子大小不易控制

振動(dòng)篩網(wǎng)式造粒通過(guò)不同口徑的篩網(wǎng)控制粒子大小投料速度及篩網(wǎng)層數(shù)對(duì)同一口徑的篩網(wǎng)粒子大小有影響一般通過(guò)確定投料速度及兩層篩網(wǎng)過(guò)濾即可達(dá)到實(shí)際需求主要優(yōu)點(diǎn)有粒徑分布較窄重現(xiàn)性好粒子大小容易控制

振動(dòng)篩網(wǎng)式造出來(lái)的粒子較葉片剪切式造出來(lái)的粒子噴出來(lái)粒子立體感強(qiáng)裝飾效果高

使用較高鈦白含量的淺色基料的基礎(chǔ)漆調(diào)色色漿加入量一般為0.05~1.0%造出來(lái)的粒子裝飾效果寫實(shí)的為主使用不含鈦白（或微量鈦白含量）的深色基料的基礎(chǔ)漆調(diào)色色漿加入量一般為0.05~1.0%造出來(lái)的粒子裝飾效果花虛為主不同顏色的搭配不同粒子大小及虛實(shí)的控制（深淺的合理使用）是高品質(zhì)裝飾效果水包水多彩外墻涂料的關(guān)鍵

2.5彩色粒子褶皺的探討

有時(shí)候我們會(huì)發(fā)現(xiàn)做出來(lái)的水包水多彩涂料不錯(cuò)然而噴出來(lái)干了后粒子表面有明顯褶皺我們認(rèn)為原因有以下2點(diǎn)1.彩色粒子的表面張力過(guò)高不能對(duì)基材進(jìn)行有效的潤(rùn)濕鋪展2.彩色粒子的自身流平性太差3.彩色粒子干燥速度明顯慢于連續(xù)相干燥速度

2.6彩色粒子的沉降（漂浮）及水包水多彩涂料后增稠問(wèn)題

粒子的沉降（漂浮）主要是基礎(chǔ)漆的比重與分散介質(zhì)與清漆涂料組成的連續(xù)相比重的差異過(guò)大導(dǎo)致減少比重差異以及增加連續(xù)相的觸變性是值得推薦的一般基礎(chǔ)漆的比重要稍高于連續(xù)相粒子越大越容易下沉粒子大小的合理控制也是值得推薦的

水包水多彩涂料的使用的保護(hù)膠是一種人工合成的納米級(jí)類漢脫土結(jié)構(gòu)主要是對(duì)水相增稠具有超強(qiáng)的觸變性和增稠效率水包水多彩涂料后增稠主要是束縛保護(hù)膠的降粘用分散劑失效導(dǎo)致這種分散劑主要結(jié)構(gòu)為帶磷酸根的納鹽等易溶水的鹽類它的磷酸根被體系中的陽(yáng)離子捕獲形成難溶于的沉淀或螯合物使分散劑失效從而是保護(hù)膠粉失去束縛形成致密的卡窩結(jié)構(gòu)導(dǎo)致水包水多彩涂料后增稠所以水包水體系中不過(guò)量使用含陽(yáng)離子的組份是水包水多彩涂料成敗的關(guān)鍵表6反映了連續(xù)相乳液的類型對(duì)水包水多彩涂料后增稠的影響

表 6 連續(xù)相乳液類型對(duì)水包水多彩涂料后增稠的影響

Table 6 The influence of continuous phase emulsion type on the after thickening of water-in-water multi-colour coating

表 6 連續(xù)相乳液類型對(duì)水包水多彩涂料后增稠的影響

增稠體系的選擇對(duì)水包水涂料的穩(wěn)定性也是至關(guān)重要的常見的增稠體系有纖維素類堿溶漲類疏水締合型堿溶漲類聚氨酯類聚醚類等等纖維素類雖然增稠效率高粘度穩(wěn)定性好但影響施工性不推薦使用聚氨酯類和聚醚類使用需要較高的剪切力然而彩色粒子不能承受較高的剪切力因此其增稠效率低不易控制成品粘度堿溶漲類和疏水締合型堿溶漲類由于增稠效率高使用方便等特點(diǎn)成為目前水包水多彩涂料的增稠的主流但過(guò)量使用會(huì)造成嚴(yán)重的后增稠甚至報(bào)廢堿溶漲類相對(duì)于疏水締合型堿溶漲類,后增稠趨勢(shì)弱但耐水性較差需要根據(jù)實(shí)際情況平衡選擇

2.7水包水多彩涂料耐水白性的探討

有時(shí)候我們會(huì)發(fā)現(xiàn)水包水多彩涂料耐水差尤其是初期耐水白性這是為什么了?首先水性涂料的成膜是揮發(fā)自干型成膜因?yàn)椴痪哂薪宦?lián)反應(yīng)本身致密性就不好水包水涂料由2部分組成彩色粒子（造粒基礎(chǔ)漆）和連續(xù)相組成而連續(xù)相涂料涂料我們可以把它看作整個(gè)水包水涂料的成膜物把彩色粒子看作骨料和填料普通乳膠漆的中乳膠粒子主要包裹的是顆粒很細(xì)顏填料而連續(xù)相涂料部分包裹的是一個(gè)個(gè)大尺寸的彩色粒子連續(xù)相只能包覆在顏料顆粒表面所以形成的漆膜就更疏松

其次水包水多彩涂料的形成的關(guān)鍵原料無(wú)機(jī)硅酸鋰鎂保護(hù)膠是一種強(qiáng)吸水膨脹型物資并且含有大量的水溶性的纖維素類增稠劑這樣都會(huì)影響水包水多彩外墻涂料的耐水性

3 結(jié)論

本文水包水多彩涂料配方的保護(hù)膠選用進(jìn)口保護(hù)膠對(duì)乳液進(jìn)行了精心選擇選用含硅的相容性極好純丙陰離子乳液與初期耐水良好的純丙烯酸陰離子乳液制漆對(duì)基礎(chǔ)漆與連續(xù)相干燥速率基礎(chǔ)漆粘度粉體的添加量造粒保護(hù)膠濃度及增稠體系等控制是其具有很好的耐水性耐候性及穩(wěn)定性可以作為一種新型節(jié)能減排外墻裝飾材料

4 展望

水包水多彩外墻涂料作為一種新型的外墻裝飾材料在施工成本裝飾效果等方面具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)使其迅速在全國(guó)火熱推廣開來(lái)產(chǎn)品市場(chǎng)占有率迅速上升出于成本考慮大多數(shù)配方乳液含量明顯偏低造成產(chǎn)品耐水性不佳甚至有報(bào)道耐水性差造成墻面大面積起鼓剝離很大程度上也制約了其發(fā)展如何規(guī)范水包水多彩外墻涂料的耐水性以及規(guī)范施工工藝成為水包水多彩外墻涂料的發(fā)展方向

參考文獻(xiàn)

[1]胡涌東顧麗婭．W/W型多彩涂料[J]．涂料技術(shù)1993（2）9-12．