彈性乳膠漆的配方設(shè)計

彈性乳膠漆摘要：討論了彈性涂料西方設(shè)計的原材料選擇題，為解決彈性涂料的開裂、消泡問題，均衡彈性涂膜的彈性與耐污性，介紹了在西方設(shè)計中乳液、顏填料、分散劑、增稠劑、潤濕劑等原材料選擇方法和依據(jù)。關(guān)鍵詞：彈性涂料、彈性乳液、彈性彈性建筑乳膠漆具有能遮蓋墻體的毛細裂縫和防止混凝土碳化的特點，越來越受到用戶的青睞。但是在彈性建筑乳膠漆的發(fā)展和應(yīng)用中，仍有一些需要解決的問題，如耐沾污性，遮蓋裂縫的能力，附著力等。1耐沾污性為了在春夏秋冬都能很好地遮蓋裂縫，也就是說，一年四季彈性乳膠漆的使用溫度都在乳液聚合物的橡膠態(tài)平臺上，乳液聚合物的玻璃化溫度Tg必須是很低的，具體視彈性乳膠漆使用的冬天最低氣溫而定，比如說，某地冬天最低氣溫為-15°C，那么彈性乳液聚合物的玻璃化溫度就須在-15°C以下，才能滿足要求。否則,冬天氣溫降低時，彈性乳膠漆就變成普通乳膠漆了，也就失去了遮蓋裂縫的功能。由于彈性乳膠漆必須使用很低Tg的乳液，所以耐沾污性的先天性較差。比如說，采用Tg-15C的乳液，在冬天使用溫度為Tg時，耐沾污性系數(shù)為1,而到夏天，使用溫度升為40C時，涂膜很軟，耐沾污性系數(shù)就下降0.5U］。耐沾污性自然很差。采用核殼乳液聚合、紫外交聯(lián)技術(shù)、有機硅改性和添加不透明聚合物等，能使耐沾污性得到一定的改善。提高耐粘污性的方法一般有以下幾種在選取乳液時，根據(jù)環(huán)境使用要求，選取玻璃化溫度值合適的彈性乳液也可采用彈性乳液與玻璃化溫度較高的純丙或苯丙乳液混拼的辦法，來提高涂膜的硬度，從而提高涂膜的耐粘污性另外選取核殼合的彈性乳液，這類乳液形成的涂膜在紫外線作用一段時間后，表面的齊聚物交聯(lián)，形成一層極薄而致密的硬表面層，可提高涂膜耐粘污性。在配方設(shè)計時確定最佳顏料體積濃度(PVC)。在當PVC小于臨界顏料體積濃度(PVC)時，膜的拉伸強度隨PVC增大而增大，延伸率隨PVC增大而降低，耐粘污性提高，涂膜透氣性提高⑵。反之亦然。因此，在配方設(shè)計上要綜合考慮多方面平衡，一般在拉伸強度和延伸率兩條曲線的交點處的值較為合適。另外在填料的選取上可將超細填料與粗填料結(jié)合使用，既保證了涂膜的拉伸強度又提高涂膜的致密性，提高涂膜的耐粘污性。（3） 選取合適的增稠體系，提高涂膜的流平性和表面平整度，也可以減少涂膜表面的積灰，提高涂膜的裝飾效果。（4） 降低涂膜表面張力。在基料中引人能降低涂膜表面張力和吸水性的物質(zhì),可提高涂膜的耐沾污性。傳統(tǒng)的方法是添加蠟類的防水劑，但這類防水劑的作用通常會隨著時間的推移而降低，目前較好的辦法是添加有機硅類防水劑，該類防水劑除具有長期憎水效果外，還具有優(yōu)異的耐熱性，不會在高溫天氣下出現(xiàn)回粘問題，具有優(yōu)良的耐灰塵吸附性，通常添加量在5%。就有明顯效果［3］。2遮蓋裂縫的能力彈性建筑乳膠漆的遮蓋裂縫能力和乳液性能、顏料體積濃度PVC、涂膜厚度、延伸率保持率、使用溫度等因素有關(guān)。2.1乳液性能乳液性能是彈性建筑乳膠漆遮蓋裂縫能力的基礎(chǔ)。乳液聚合物的組成和結(jié)構(gòu)在很大程度上決定了橡膠態(tài)的平臺和遮蓋裂縫的能力。聚合物分子間相互作用較弱，分子鏈柔順性較好，易于變形，富有較高彈性。乳液Tg決定了彈性乳膠漆的使用溫度，是彈性乳膠漆彈性和非彈的分界點，更確切些說是分界區(qū)。增塑型對延伸率有明顯影響，外增塑聚合物表現(xiàn)出很高的延伸率，但溫度范圍較窄，當增塑劑用量提高時，延伸率曲線形狀基本不變，但曲線向低溫側(cè)移動，內(nèi)增塑聚合物剛好相反，其最大延伸率比外增塑體系低，但溫度范圍較寬。一個適合一年四季變化的彈性溫度范圍對于使用來說，是十分重要的。因此彈性建筑乳膠漆一般采用內(nèi)增塑。有時，生產(chǎn)彈性建筑乳膠漆時，為了降低成本或改善耐沾污性，也可以把彈性乳液和普通乳液混用，但要注意其相容性。隨著普通乳液的加入，乳膠漆遮蓋裂縫能力降低，抗拉強度提高，尤其是在使用溫度更低時囹。3附著力彈性乳膠漆的涂膜有時能被成條成片地撕下來，而亞光乳膠漆的涂膜卻沒有這種問題。于是有人以為彈性乳膠漆涂膜的附著力不如普通亞光乳膠漆。其實不然，它們的附著力是基本相同的。實測結(jié)果也一樣。原因是彈性乳膠漆的抗拉強度比較高，一般大于1MPa,高于它的粘結(jié)強度，所以就能成片撕下。有光乳膠漆也有類似情況。亞光乳膠漆就不一樣，其抗拉強度與其粘結(jié)強度基本相同，因此一撕就碎了，不會出現(xiàn)被成條成片撕下的現(xiàn)象。這不是說彈性乳膠漆的涂膜一定會被成片撕下來。通過合適的底涂和基層處理，也可通過彈性乳膠漆本身的改進，提高涂膜附著力，使其與抗拉強度相當，就不會被成條成片撕下來了。4彈性涂料消泡涂料在生產(chǎn)和使用中都會有氣泡產(chǎn)生’給生產(chǎn)和施工帶來不便和影響，氣泡中的空氣來源于生產(chǎn)過程中空氣的混入、涂料在應(yīng)用中空氣的截留、化學反應(yīng)產(chǎn)生的氣體（如含異氤酸酯的涂料）。氣泡在涂膜中會產(chǎn)生空洞、針孔、痱子、火山口等表面缺陷。氣泡完全截留在涂膜中形成痱子，氣泡開口破裂，氣泡部分截留在涂膜中形成空洞如針孔、火山口或通道。彈性涂料脫氣消泡與乳液、潤濕劑種類關(guān)系密切，它們含有起泡和穩(wěn)泡物質(zhì);而顏填料、分散劑等影響漿料制備的黏度，從而影響到氣泡的聚積與上升，最終影響到消泡；而消泡劑的強弱決定泡沫在涂料中脫出的徹底性。4.1乳液對消泡的影響不同品種乳液，同品種不同廠商提供的乳液，由于乳液聚合方式不同.常規(guī)乳液聚合方式有微乳液聚合、核殼聚合、反相乳液聚合、無皂乳液聚合等，聚合過程使用的乳化劑種類、用量不同，賦予合成乳液不同的性能。不同品種的乳化劑起泡能力與穩(wěn)定氣泡能力不一樣，表面活性劑的親水親油基長短對泡沫的穩(wěn)定有不同的影響，通常C12_C14穩(wěn)泡效果最好，泡沫膜剛性和強度適當，泡沫難以破裂。使用不同乳化劑所合成的乳液具有不同的特性，盡管市售的乳液都是50%的固含量，但黏度差別很大，在同等攪拌條件下起泡性以及泡沫的穩(wěn)定性差別很大，這主要與聚合中使用的表面活性劑種類和用量有關(guān)⑸。4.2顏填料的選取顏填料粒子間的空隙中存在大量的空氣，在制漿過程中填料粒子在高剪切作用下，被分散形成初級粒子，填料空隙間的空氣則在連續(xù)相中形成氣泡。顏料的比表面積越大，形成的微泡就越多，所得到的漿料粘度也越大，微泡的消除也越困難，因此，在選取顏填料時，應(yīng)考慮填料的粒徑，選取吸油量較低的顏填料[6]。由于鈦白粒子表面處理方式不同，以及粒子粒徑分布的差異，不同商家鈦白分散后漿料黏度差別很大。不同廠商供應(yīng)的同粒度粉料，由于粒徑分布曲線的差異導(dǎo)致對水的需求量不同，吸水量、吸油量差別大。用高吸水量的顏填料制備的漿料黏度大，高黏度的漿料對氣泡的聚積和上升造成阻力，影響脫氣消泡。5增稠劑的選用乳膠漆的特性是假塑性流體，其黏度對剪切力和剪切時間具有依賴性，隨著剪切力增大或剪切時間的延長涂料黏度不斷減小，直到達到某一數(shù)值。經(jīng)受不同種類和大小機械力作用，剪切速度增加時，涂料黏度降低，在某些情況下，黏度降低得非常顯著。停止剪切，或減少剪切力，黏度將恢復(fù)到原來的數(shù)值，其中恢復(fù)的時間長短不一，有些需要幾秒，有些需要幾小時，這就是涂料的觸變性。涂料黏度恢復(fù)時間的長短通過涂料配方設(shè)計完成，以滿足不同涂料的各種施工工藝要求，獲得平面或非平面飾面風格。乳膠漆的這種流變特性是依靠增稠劑種類和用量來調(diào)整的。水在涂料的漿料及乳液兩部分中均以連續(xù)相的形式存在，水的低黏度容易使涂料分層，而且在施工時造成涂刷困難，故增稠劑在乳膠漆中是必須的。乳膠漆一般需要控制3個黏度：低剪黏度（貯存穩(wěn)定性）、中剪黏度（流平及抗流掛性）、高剪黏度（LML黏度，控制飛濺及提高豐滿度），不同的施工造型，要求涂料具有不同的流變性或觸變性。厚漿拉毛涂料要求涂料定型好，花紋整齊，增稠劑選擇很關(guān)鍵。一般增稠劑組合有3種類型：①纖維素與協(xié)和型（PU類）；②丙烯酸增稠劑與協(xié)和型（PU類）；③纖維素或丙烯酸增稠劑或膨潤土。①、②兩類組合，可獲得從小花紋到大花紋變化的涂膜，③類組合觸變性過大，涂料在施工后黏度恢復(fù)到原始的高黏度時間極短，花紋尖銳。從涂膜抗水起泡性考慮，纖維素與丙烯酸增稠劑組合耐水性較差。從生產(chǎn)工藝角度考慮，使用丙烯酸類或丙烯酸與協(xié)和型（PU類）更合理，因膨潤土、纖維素粉末的使用在分散階段會提高黏度，阻礙脫氣消泡，與低黏度漿料理論不相符。在彈性厚漿涂料體系通常選用海川化工DSXAS1130H與強觸變性聚氨酯類增稠劑DSX3290組合口］。低黏度彈性拉毛涂料黏度低，在（90±5）KU范圍，要求具有更強的觸變性，通常T1>6。涂料流動性與花紋定型相矛盾，提高涂料的觸變行為，增稠劑選用高黏度纖維素與丙烯酸類增稠劑合用。6涂膜彈性與剛性、耐污性平衡聚合物乳液有3種狀態(tài)：玻璃態(tài)、彈性態(tài)、黏流態(tài)，相應(yīng)有2個轉(zhuǎn)變點溫度，Tg為聚合物玻璃化溫度，是聚合物從玻璃態(tài)轉(zhuǎn)化為彈性態(tài)溫度，Tf是聚合物從彈性態(tài)轉(zhuǎn)化為黏性流動態(tài)溫度，彈性乳液要求Tg--Tf有很寬的溫度范圍。彈性涂料涂膜可以隨應(yīng)力變化而延伸或回縮，并在被拉伸時有合適的模量和拉伸強度。彈性涂料的涂膜具有的彈性是由彈性乳液聚合物的組成與結(jié)構(gòu)決定的，高聚物在其玻璃化溫度以下時，處于玻璃態(tài)，變成堅硬的固體，沒有彈性。一般涂膜在使用溫度范圍內(nèi)就是處于這種玻璃態(tài)，當高聚物在其玻璃化溫度以上、Tf以下時，處于橡膠態(tài)，此時所呈現(xiàn)的力學性能是高彈性，彈性乳膠涂料就是基于高聚物的這一力學性能而制成的，這類聚合物的分子呈現(xiàn)高度卷曲，而分子間的力又較弱，在外力作用下易變形，除去外力后，形變消失，具有高彈性。彈性涂料的組成關(guān)鍵是彈性乳液，它不同于普通乳液，其玻璃化溫度低(在0°C以下)，低于其所使用的環(huán)境溫度，在所使用的環(huán)境溫度下為彈性體。除乳液本身具有彈性外，涂料配方的PVC含量也是一項重要的影響因素。在一定的PVC范圍(PVC<CPVC)，PVC越高，涂膜強度高，彈性下降，耐污性提高，涂膜透氣性提高；反之，PVC越低，涂膜彈性越好，強度下降，涂膜封閉性越好。為取得彈性、強度、耐污性以及水氣的透過性平衡，彈性乳膠漆配方設(shè)計PVC在20%--35%適宜。參考文獻邱振新，陳凱，常維峰,etal.,彈性乳膠漆耐沾污性研究.山東建材,2008(06).劉宏萍，徐玲，胡志濱，高PVC內(nèi)墻乳膠漆對比率等性能的影響因素.中