乳膠漆原材料的選擇

1、乳膠漆原材料的選擇2010-07-15乳膠漆原材料的選擇分析目前國內(nèi)生產(chǎn)廠乳膠漆產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，工程漆、平光可調(diào)色乳膠漆所占的份額較大，經(jīng)過努力，目前的乳膠漆性能較前幾年已有很大提高，這有賴于所用原材料的性能提高和配方設(shè)計師配方的優(yōu)化結(jié)果。設(shè)計出低成本高性能的乳膠漆配方，配方設(shè)計師根據(jù)不同類型的產(chǎn)品，結(jié)合產(chǎn)品性能和施工特點，在保證產(chǎn)品質(zhì)量和合理的成本原則下，選擇好原材料，把配方中各材料的性能充分發(fā)揮出來，下面分別論述乳膠漆原材料。1、白色顏料的選擇乳膠漆所使用的白色顏料主要有鈦白、立德粉、鋅白等。鈦白是最佳白色顏料，廣泛應(yīng)用于涂料、塑料、造紙、油墨、化學(xué)纖維和化妝品。鈦白有三種結(jié)晶形態(tài)：金紅石型(r

2、utile)、銳鈦型(anatase)、板鈦型(brookite)。板鈦型不穩(wěn)定，尚沒有工業(yè)用途。金紅石型和銳鈦型都屬于四方晶系，它們可由x射線衍射鑒別。金紅石是最穩(wěn)定而且含tio2量最豐富的晶型。它比銳鈦型具有更緊密的結(jié)構(gòu)，這就導(dǎo)致了兩種晶體在性質(zhì)上的許多差異。金紅石型tio2有更高的折射率和比重，而且化學(xué)性質(zhì)更穩(wěn)定，其熔點為1825。銳鈦型沒有固定的熔點，因為它在熔化之前(700)就單向轉(zhuǎn)化成金紅石型了。純tio2性質(zhì)非常穩(wěn)定、不揮發(fā)、不溶于水。下面介紹鈦白粉tio2的性質(zhì)：1.1遮蓋力與著色力tio2最重要的性質(zhì)就是它有相當(dāng)高的折射率，這就導(dǎo)致tio2不透明性和遮蓋力遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過其他的白色顏

3、料。遮蓋力的光學(xué)本質(zhì)是顏料和存在其周圍介質(zhì)折光率之差所造成的。高折射率顏料和粒子大小關(guān)系較大，低折射率顏料和顆粒大小關(guān)系比較小，在同樣粒度下，高折射率的顏料要比低折射率的顏料遮蓋力高，粒度變化的會在遮蓋力方面存在一個最高值。遮蓋力是顏料對光線產(chǎn)生散射和吸收的結(jié)果，主要靠散射，對于白色顏料更是如此。遮蓋力隨粒徑大小而變化，存在著體現(xiàn)該顏料最大遮蓋力的最佳粒度(0.25毫米)，在最佳粒徑產(chǎn)生最大遮蓋力的原因是由于光的衍射，則不能發(fā)揮最大的遮蓋作用，隨粒徑的減小，透明性增強，遮蓋力越差。當(dāng)粒徑超過最佳粒徑(0.25毫米)繼續(xù)增加，光的散射作用越弱，遮蓋力差。鈦白粉不僅有很高的遮蓋力，而且有很高的著色

4、力，對于白色顏料比較其著色力使用消色力去進(jìn)行比較，用加一種藍(lán)顏料去抵消的方法，比較出不同白顏料的著色力。著色力是顏料對光線吸收和散射的結(jié)果，主要取決于吸收，吸收能力大，其著色力就高，對于白色顏料，由于它們對光線的吸收作用很少，此時的著色力主要取決于散射，由于散射和顆粒大小關(guān)系大，因此白色顏料著色力隨粒徑變化較明顯，而且折射率高變化顯著。從光學(xué)上看，反射和吸收都能引起遮蓋和消色，白色顏料在可見光的全范圍內(nèi)，幾乎能等強度反射所有波長的可見光，因而散射能很大，吸收能很少。所以提高不透明、遮蓋力和消色力的主攻方向是提高鈦白的散射能力，其次是降低鈦白的吸收能力。提高鈦白的散射能力的主要手段是使鈦白的粒度

5、和粒度分布符合品種要求以及有良好的分散性。減少吸收能力主要靠加工過程中盡可能去除能產(chǎn)生顏色的雜質(zhì)，提高鈦白的純度來減少光吸收能。金紅石型tio2、銳鈦型tio2以及立德粉等是乳膠漆制造中最主要的白色顏料，在白色顏料中，金紅石型tio2具有最高折射率，故有最高遮蓋力和消色力等光學(xué)性能；在遮蓋方面，金紅石tio2是普通立德粉的5.56倍，銳鈦型tio2是普通立德粉的4.43倍；在顏色強度方面，金紅石是tio2是普通立德粉的6.25倍，銳鈦型tio2是普通立德粉的5.56倍；從使用壽命比較，有鈦白tio2作顏料的涂層比用普通立德粉作顏料的涂層高3倍。而金紅石型tio2晶體結(jié)構(gòu)致密，銳鈦型tio2結(jié)構(gòu)

6、疏松，金紅石型折射率高，其遮蓋力和消色力比銳鈦型約高20%-30%，耐久性也遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過銳鈦型tio2。1.2反射和光澤度鈦白粉對增強涂料、塑料、紙張、纖維、透明釉等的白度和亮度是非常有效的。這是由于它們有相當(dāng)高的反射率。鈦白粉的兩種晶型都有非常好的白度，銳鈦白略微帶藍(lán)色調(diào)，而金紅石型略趨向米色。雖然金紅石型對絕大部分可見光的反射與銳鈦型類似，但它吸收了少許藍(lán)光而略帶米色。白色顏料物理性質(zhì)：顏料的粒徑和粒徑分布：粒徑及其分布對涂料涂膜光澤影響非常大。只有當(dāng)顏料在最后的產(chǎn)品中分散均勻時，才可能得到最佳光澤。顏料的粒度分布和涂膜中顏料的分布，盡管絕對值不同，但兩者呈現(xiàn)的趨向卻是一致的。因此，我們只要測

7、量鈦白的粒度分布，就能以一定的準(zhǔn)確度估計涂膜中鈦白的粒度分布。換言之，粒度分布越窄的鈦白制成的涂膜表面越光滑，光澤也越高。白色顏料其它性能：耐化學(xué)性、耐酸堿性、耐光性、抗粉化等，金紅石鈦白耐化學(xué)性，耐酸堿性、耐光性、抗粉化都很好。銳鈦白不耐紫外降解。綜上所述，乳膠漆生產(chǎn)選擇白色顏料一般有以下幾方面的要求：遮蓋力方面的要求：乳膠漆使用白色顏料的主要目的是遮蓋，能遮蓋住基材的底色，使涂膜呈現(xiàn)均一的顏色。不同品種的顏料、不同晶型的顏料、甚至同一晶型不同廠家的白色顏料，因其生產(chǎn)方式、工藝控制的差異，顏料在粒分布，雜質(zhì)含量等方面都不盡相同，而且顆粒表面處理不相同，分散性不同，使得各顏料在遮蓋力方面差別明

8、顯。在原材料選擇中遮蓋力是重點參比項之一。顏色方面的要求：白色顏料顧名思義是白顏色的呈現(xiàn)體，影響顏色的因素與遮蓋力的影響因素一樣-顏料的粒徑與粒徑分布，以及雜質(zhì)含量影響白色顏料的顏色。耐性方面的要求；涂料使用的場合不一，對白色顏料的耐性要求也不一樣，金紅石型tio2多用在外墻，它有極高的遮蓋力、著色力、耐久性方面都不如金紅石型，多用在內(nèi)墻。立德粉易粉化，用于內(nèi)墻低檔工程漆。分散性方面要求：供應(yīng)商供應(yīng)的任何顏料，在儲存運輸中，由于粒子附聚成次級粒子，因而所購買到的的顏料粒子都不是原始初級粒子。顏料越好分散，分散后的原始粒子越多，漆膜的遮蓋力、著色力、光澤越高、涂膜也越光滑。不同牌號的白色顏料，因

9、其粒子的形狀、表面處理不一樣，分散性不一樣，導(dǎo)致同樣數(shù)量的顏料，涂膜各項性能也不一樣。2、填料選擇不同種類的填料，其比重、密度、吸油量、顆粒大小、顆粒分布以及填料粒子表面處理等都不同，不同種類填料耐用紫外光降解、酸雨侵蝕能力也不一樣，因而在保光、保色性方面表現(xiàn)差異。重晶石、高嶺土有良好的保光、保色性，而碳酸鈣填料保光、保色性差，耐用酸雨性差。在膠體制備時，漿料的分散對漆膜性能造成影響。雖然同是碳酸鈣，不同粒徑分布的碳酸鈣填料吸油量不同，影響到體系的cpvc值(cpvc=b+0.01oap)，從而影響到涂層的許多性能，超細(xì)粒子在干燥過程中運動性能大，易于浮在表面，并且超細(xì)粒子需要更多量的黏結(jié)料，

10、從而使體系的cpvc下移。另外，填料粉末的水溶份多，給涂料的穩(wěn)定性帶來不利影響。選擇填料時，既要考慮成本，又要考慮其質(zhì)量、耐性要求。要求它的顏色白，雜質(zhì)含量少，易于分散，并考慮它對乳膠漆在儲存、施工性、調(diào)色和耐性方面的影響，對涂層光澤的影響等。在表1所列的常用填料中，輕質(zhì)碳酸鈣堆積密度小，吸油量大，在超cpvc涂料體系中能提高涂膜的遮蓋力，但用量過高，吸水量大，分散困難，會影響涂膜的流平性；高嶺土、滑石粉、云母粉等的片狀結(jié)構(gòu)形態(tài)填料能降低水分對涂膜的空透性；硅灰石粉纖維狀結(jié)構(gòu)增加涂膜的韌性；重晶石密度大，保光、保色性好，沉淀硫酸鋇對絲光漆涂膜光澤影響最小?；邸⒏邘X土、硅灰石、氣相二氧化硅等

11、是具有結(jié)構(gòu)黏度的填料，在涂膜干燥過程中減弱涂膜渦流運動，從而調(diào)節(jié)或改善涂料的涂膜浮色現(xiàn)象；高嶺土、硫酸鋇耐紫外光降解。表1常用添料的主要性能對比填料名稱性能重質(zhì)碳酸鈣粒子形狀圓榴狀，易沉淀，要注意與其它懸浮性好的填料一起使用。輕質(zhì)碳酸鈣堆積密度小，顆粒細(xì)，粒子形狀圓榴狀，在水性涂料中使用可以提供一定干遮蓋力?；哿交蛄庑伟鍫罹w片狀結(jié)構(gòu)，懸浮性好，易粉化。硅灰石粉針狀、棒狀或輻射狀纖維結(jié)構(gòu)，耐磨、耐久性好，可改善涂膜浮色性。高嶺土片狀結(jié)構(gòu)，可改善涂膜浮色性，耐紫外光降解。沉淀硫酸鋇比重大，對涂膜消光最少的填料，耐紫外光降解。云母粉透明片狀結(jié)構(gòu)，耐候性好。3、乳液的選擇建筑涂料用乳液品種可分

12、為：純丙乳液、苯丙乳液、硅丙乳液、醋丙/醋叔乳液乳液是主要成膜物質(zhì)，其性質(zhì)對制漆和涂膜性質(zhì)影響甚大，乳液粒徑、疏水性、相容性(或穩(wěn)定性)對乳膠漆的制備影響很大，乳液的粒徑、玻璃化溫度、耐水、耐堿性、耐紫外降解等性能對涂膜的性能影響很大。由于各類乳液所含單體的親水性和疏水性不同，所用乳化劑的品種和數(shù)量也不同，使得聚合乳液的性能有所差異。如玻璃化溫度(tg)、耐水抗堿性、保光保色性、耐久性以及粒子極性等都不一樣；乳液配方、工藝的差異使得乳膠粒子表面的疏水情況、乳膠粒子的粒徑大小及粒徑分布不一樣。商品乳液在粒度與粒度分布上有著廣泛的差異，乳液粒徑小，粒子容易運動，易進(jìn)入顏填料粒子的間隙，趨向于同顏料

13、粒子緊密接觸，因此，較細(xì)粒度乳液有較高的臨界顏料體積濃度(cpvc)，能使涂膜產(chǎn)生較高的光澤，提高涂膜的附著黏結(jié)能力。此外小粒度乳液有較好的滲透性，適合于多孔的底材涂飾。小粒度乳液有較大的表面積，表現(xiàn)在：乳液有較高的黏度，與聚胺脂類增稠劑有較強的吸附，通常能更加有效地提高乳液或乳膠漆的低剪、中剪黏度；商品乳液在表面疏水性上也存在差異，因為它們的組成不同，制備過程中所用表面活性劑和穩(wěn)定劑不同，如果乳液合成所用乳化劑量大，則在選用聚胺脂類增稠劑增稠時，低剪黏度的提高受到一定的限制；使用表面活性劑做乳液保護(hù)劑者與選用hec做乳液保護(hù)劑者，兩者乳液黏度將不一樣，后者一般高于前者；乳液聚合物組成上的差異

14、也會造成性能上的差異，醋酸乙烯均聚物比醋酸乙烯與丙烯酸酯的共聚物更為親水，而純丙或苯丙一般最為疏水，但在乳液制備中常有丙烯酸或甲基丙烯酸參與共聚，則增強了乳液粒子的表面親水性，將部分抵消了粒子內(nèi)部的疏水本質(zhì)。因此乳膠漆在制備與應(yīng)用中，許多性能對乳液種類與用量是很敏感的，應(yīng)根據(jù)乳膠漆性能選擇乳液，根據(jù)所用乳液性特征選擇適宜助劑。例如：高pvc乳膠漆，乳液量少，填料量多，需要更多、黏結(jié)力更強的乳液粒子，因而選用粒徑細(xì)小、玻璃化溫度較低的乳液人作為黏結(jié)料；外墻乳膠漆涂膜之中，還要抗高溫回粘性、抗沾污等，乳液要求有較高的玻璃化溫度、耐紫外光降解等性能。乳液的選擇會影響到增稠劑的選擇、漆膜的浮色發(fā)花等。

15、強疏水性的假塑性增稠劑對粒徑細(xì)小的乳液粒子吸附作用較強；選擇不同性質(zhì)的乳液，對涂料的浮色發(fā)花、涂料的儲存穩(wěn)定影響很大。透徹了解乳液性能，分析病因，最終采用適當(dāng)?shù)氖侄?，解決由乳液特性帶來的漆病。例如乳膠粒子表面的性質(zhì)導(dǎo)致色漿粒子絮凝-色漿-黏結(jié)料絮凝，可選用適當(dāng)?shù)谋砻婊钚詣└男陨珴{或乳液粒子的表面性質(zhì)，從而調(diào)整粒子的運動特性，最終改善由色漿-黏結(jié)料絮凝引起的浮色發(fā)花(助劑有cognis公司hydropalat100、hydropalat188a、disponilo5、hyonicpe-100、hydropalat306等)。乳液的相容性：即為它的化學(xué)穩(wěn)定性，配置乳膠漆時，顏料、分散劑、消泡劑、成

16、膜助劑、防霉劑等，如這些材料與乳液不能相容或相容不佳時，它們一旦與乳液相混，嚴(yán)重的會引起破乳，輕則會影響成膜后的各項性質(zhì)。乳液穩(wěn)定性差(如大多數(shù)純丙乳液)，配置的涂料儲存黏度不穩(wěn)定，可選用表面活性劑如cognis公司的hydropalat306解決，提高涂料儲存穩(wěn)定性。4、助劑選擇助劑用量一般很少，但正確使用各類助劑對涂料的性能會產(chǎn)生重大影響，影響到涂料的制備、儲運、施工及涂膜各項性能。涂料用助劑可以分為常規(guī)助劑、功能助劑，常規(guī)助劑有：潤濕分散劑、消泡劑、增稠劑、防腐防霉劑、抗凍劑、成膜助劑等；功能助劑用量較常規(guī)的助劑用量大，如果使用得當(dāng)可以使涂料在性能上產(chǎn)生質(zhì)的飛躍，如cognis公司的hf

17、-200，可以增強涂膜的手感，減少磨擦，在低pvc疏水乳膠漆中添加適量的hf-200可生產(chǎn)疏水效果類似荷葉狀的漆膜表面，猶如在涂膜表面添加一層保護(hù)膜，提高了涂膜的耐性與抗性。助劑的選擇既要考慮正面效果，也不能忽略負(fù)面影響。分散劑的作用是分散與穩(wěn)定，因而要求分散劑有很好的分散能力，縮短分散時間，節(jié)約能量，同時以保護(hù)和穩(wěn)定被分散好的粒了，防止聚并返粗。但也不能忽略其對漆與涂膜所帶來的負(fù)面影響，不同的潤濕分散劑結(jié)構(gòu)性能差別大，有些商品聚合物分散劑含有疏水基，因而會起表面活性劑的作用，易于起泡，當(dāng)然也影響被分散的顏填料粒子與聚胺酯類增稠劑的交互作用，從而影響到乳膠漆的低、中剪黏度；不同潤濕分散劑分散制

18、成的乳膠漆，漆膜在白度、光澤、遮蓋力、顏色的展現(xiàn)性等方面差異較大，潤濕分散劑選擇不當(dāng)會導(dǎo)致涂料浮色發(fā)花；在潤濕分散方面，內(nèi)墻高pvc乳膠漆存在增稠困難、不耐擦洗、干燥快、流不平等毛病，原料選擇從乳液、填料、助劑三方面著手，助劑方面hydropalat436可以將漆膜的流平級數(shù)提高2級左右。增稠劑調(diào)節(jié)乳膠漆的流變特性，使其有很好的儲運、施工性能，同時對涂膜性能的降低要減到最小。增稠劑會影響顏料粒子的絮凝，因而不同的增稠劑具有不同的光澤潛力，一般聚胺酯類增稠劑具有最大的光澤潛力，牛頓型hase型增稠劑在多數(shù)情況下光澤潛力趕得上聚胺酯類增稠劑，hec的光澤潛力最??；疏水性不同的增稠劑對涂膜浮色發(fā)花影響程度不一樣；增稠劑的親水性對涂層的耐水性有一定的影響，纖維素類增稠劑對水增稠快，黏度穩(wěn)定，很少有罐內(nèi)儲存后增稠現(xiàn)象，保水性好，但是保水性與涂層的耐水、耐水洗性是一對矛盾，涂料即要求有一定的保水性，保證涂料施工消泡流平，又要有一定的抗水性，選擇助劑時應(yīng)找準(zhǔn)一個平衡點，dsx as1130抗水性很好，可以與hec配合使用。消泡劑主要功能是脫氣、消泡能力與消泡速度是評價消泡劑的主要項目，