水包水多彩涂料制備工藝研究

趙成文 王偉 郭焱 黃婷婷(青島迪恩特新材料科技有限公司 青島 266108)

一、前言

隨著水性環保涂料技術在建筑領域的不斷發展，對于涂料的裝飾效果要求也越來越高，但市場上大多數水性涂料一次只能形成單一色彩涂層，達不到高級多彩涂料的裝飾要求。真石漆多次噴涂可以實現花崗巖效果，但是色相越多，施工技術難度越大，施工質量較難控制[1]。同時，由于真石漆的密度大，在外墻外保溫的應用受到很大限制。因此，水性多彩涂料技術(W/W 水包水型)的噴涂的工藝改進問題已經得到業內人士的重視，成為近幾年建筑涂料行業的一個熱點。

W/W型多彩涂料是由液態的水性樹脂提煉包裹成膠狀的水性彩色顆粒，并均勻地懸浮在特定的水性乳液中，最終形成了多姿多彩的、顆粒大小隨意的高分子液態膠狀的共聚物。

二、實驗

1.主要試劑

鐵黃(世名8810)，鐵紅(世名8811)，酞青綠(世名6806)，酞青藍(世名6805)羥 丙甲基纖維素，丙二醇，硅丙乳液(自制)，鄰苯二甲酸二丁酯，聚乙烯醇。

2.主要實驗裝置與設備

LPZ 1 02電子天平：常熟市衡器廠；

JJ-1精密定時電動攪拌器：江蘇省金壇市榮華儀器制造有限公司

NDJ-1旋轉粘度計：上海群旭科學儀器有限公司

可調壓噴槍：福建省泉州市力達機械有限公司

3.制備工藝

顏料分別分散，各自加入分散介質，混合后加入清漆，制成多彩涂料。

三、實驗結果分析

影響多彩涂料飾面效果的因素主要有分散相與連續相的密度差、體系粘度、攪拌速度、攪拌時間、保護膠種類及溶液濃度、顏料、增塑劑等。

1.分散相與連續相的密度差

分散相和連續相的相對密度不應相差太大，否則不利于體系的穩定性,特別是經過長時間的儲存或運輸過程，由于二者密度差的原因，彩粒易發生沉降，不利于體系的穩定，從而不能發揮多彩涂料的應有的特性[2]。在配方的研發中．可以選擇一些填料和各類樹膠及其衍生物來調節體系的相對密度。必要時可添加增稠劑，提高連續相對多彩粒子的承載能力，達到防止沉降的效果。分散相比重一般控制在d=1.009～1.019之間，保護膠溶液比重控制在d=1.002～1.005之間。

2．體系粘度

若分散相粒子比重小于保護膠溶液的比重，分散相粒子上浮形成浮層，造成粒子相互融合而結皮；或分散相粒子比重大于保護膠溶液的比重，經過一段時間，分散相粒子沉集于容器底部，由于重力作用密集堆聚而融合，破壞所需粒子的形狀。因此分散相、保護膠溶液比重及它們之間的差值，是影響體系浮層現象的主要因素。因此,本實驗所選取分散相的粘度范圍為0.5MPa·S～1.0MPa·S。此外，連續相的粘度也應控制在一定的范圍之內，確保其穩定性。本研究選取連續相的粘度為0.2～0.4Pa·s。

3．攪拌速度、攪拌時間的影響

實驗表明，多彩涂料的彩粒直徑與分散速度及時間有很大關系。過長的攪拌時間導致彩粒直徑過小，溶于分散相時易出現滲色現象。實驗室條件下，一般調整分散機的轉速為100-200r/m in，分散5～10m in即可。

4．保護膠種類的影響

保護膠對體系的穩定性及對分散相的分散效果起著極為重要的作用。本實驗主要對羧甲基纖維素和聚乙烯醇進行了選擇。

實驗表明，在本實驗中制備半硬性水包水型多彩涂料的體系中，不宜采用聚乙烯醇作為保護膠，即使使用聚乙烯醇能夠獲得很好的增稠效果，且觸變性較高，但因為聚乙烯醇是一種表面活性劑，它會破顏料在體系中的排列組合。因此，分散相表面的保護膜被聚乙烯醇破壞而導致顏料與乳液之間發生滲透作用，最終無法形成排列穩定有序的彩粒結構，但是聚乙烯醇比較適用在硬粒子的多彩涂料，在本實驗中卻得不到很好的效果，而采用中等分子量的羥丙甲基纖維素卻可分散形成透明狀的觸變性膠體，成膠能力優越，有很好的防沉、懸浮、防流掛作用，性價比較高，故本實驗選擇羧甲基纖維素作為本研究的保護膠[3]。

5.保護膠溶液濃度的影響

(1)保護膠溶液濃度對彩粒大小的影響

保護膠溶液的濃度過低(1.0%以下)，粘度較低，防沉和分散效果均不理想，彩粒形成較困難，而且極易出現滲色；反之，保護膠溶液的濃度過高(3%以上)，彩粒的直徑在分散時會變得超細，甚至有可能形成彩粒乳液，彩粒的最終效果難以獲得。由此可知，保護膠溶液的濃度為1.5～2.0%時，所得彩粒的直徑能夠滿足實驗的要求。

(2)保護膠溶液濃度對體系穩定性的影響

保護膠溶液濃度的大小，決定彩粒的懸浮效果。實驗表明，保護膠的濃度大，能夠得到較長的彩粒懸浮時間，但綜合考慮到懸浮時間，彩粒的直徑的大小以及現場施工的要求，本研究選擇的保護膠溶液的濃度范圍為1.5%～2.0%,即能滿足體系懸浮時間大于30m in的基本要求。

6.顏料對彩粒的影響

多彩涂料體系一般都是由多種顏料組合而成，而不同顏料的相對密度差異較大，在確定配方時應考慮臨界顏料體積濃度的問題。臨界顏料體積濃度應與不同顏料的添加量相適應，臨界顏料體積濃度低的顏料則不能加入過多，否則聚合物不能將顏料完全包覆，成膜不完全，涂膜性能得不得保證[4]。同時，顏料的體積濃度過大時，很容易滲色現象。這就需要針對每一種顏料，確定其最佳用量。此外，選擇顏料最好為無機顏料。本實驗在顏料均占彩粒10%的情況下，鐵紅和鐵黃不易破，且不滲色；而酞青綠和酞青藍出現破裂和滲色。鐵紅的添加量達到20%時出現破裂滲色現象。

7.增塑劑的影響

在彩粒中加入一定量的增塑劑鄰苯二甲酸二丁酯可以賦予涂料一定的彈性，使色粒在分散介質中容易變形，降低涂料的最低成膜溫度，最終有利于多彩涂料的成膜和現場施工，但是增塑劑過量則會影響涂料的附著力[5]。

結語

本研究通過理論探討和實驗，確定了水包水多彩涂料在制備過程中的幾個關鍵點。與傳統的乳膠漆體系相比，影響水包水多彩涂料的因素更多、更復雜，從制備過程到施工工藝無均影響其最終的涂裝效果。隨著對水包水多彩涂料研究工作的進一步深入和完善，定會克服其在大面積施工過程所出現的色差問題。

[1]趙石林，顧寶生．新型多彩涂料的研制與生產[J]．新型建筑材料，1994,(3):12-14.

[2]張惠娣，王亞際．水包水多彩花紋涂料[J]．河北化工，1995,(2):4-8.

[3]徐峰．水包又多彩涂料改進研究團．化學建材，1996,(5):202-203.

[4]郭延秀．新型多彩涂料的研制[J]．涂料工業，1998,(2):23-25.

[5]胡涌東，顧麗婭．W/W型多彩涂料[J]．涂料技術，1993,(2):9-12.