室溫自交聯馬鈴薯淀粉接枝乳液基調濕涂料的制備

郭俊峰

（內蒙古化工職業學院，呼和浩特 010070）

室內濕度與人類生活息息相關，相對濕度低于40%時，鼻子、喉嚨和支氣管中的黏膜會變得干燥，抵御病毒和細菌的能力減弱，而木器家具會變形。相對濕度高于60%時，環境過于潮濕，人體易受濕氣侵襲出現健康問題，微生物繁殖速度加快，物品也同樣易被銹蝕、腐爛。故而調節室內濕度尤為重要。調濕方式有主動和被動，主動方式主要是空調，費用比較大；被動方式即為利用調濕材料根據室內濕度情況吸放濕進行調節濕度，耗能較少。

調濕涂料即為一類被動式調濕方式，也是應用較廣的一種調濕方式[1-2]。調濕涂料主要類別有石灰型調濕涂料、硅酸鹽型調濕涂料、溶劑型調濕涂料、水性調濕涂料、變色調濕涂料、光催化抗菌調濕涂料和其他特種功能調濕涂料[3-4]。調濕涂料既要具有較強的吸水和保水性，又可在被涂物表面形成具有保護、裝飾、調濕功能的涂膜。本文以室溫自交聯馬鈴薯淀粉接枝乳液，與多孔顏填料進行復配，制得調濕涂料，并對其基本性能及調濕性能進行研究，以期得到一種環境友好的調濕涂料。

1 試驗

1.1 主要原料及儀器

試驗所用主要試劑有自制室溫自交聯馬鈴薯接枝乳液、鈦白粉、滑石粉、蒙脫土、高嶺土、膨潤土、硅藻土、輕體碳酸鈣和重體碳酸鈣，儀器有漆膜測厚儀、漆膜干燥時間測定儀、反射率儀、刮板細度計、光澤儀和黑白格遮蓋力等。

1.2 制備工藝

1.2.1 室溫自交聯馬鈴薯淀粉接枝乳液PoSt-g-BMD的制備

在裝有攪拌器、冷凝管、溫度計及加料裝置的四口燒瓶中加入馬鈴薯淀粉、水，加熱升溫至80℃，充分攪拌，進行淀粉糊化。0.5 h后，加入引發劑過硫酸鉀，引發10 min后，開始滴加混合單體（BA/MMA/DAAM=8/8/2），滴加完畢后，保溫反應6 h，維持反應溫度在80℃左右。用NaOH溶液（Wt=10%）調pH=6～7，得w（固體分）為20%的乳液。

1.2.2 室溫自交聯馬鈴薯淀粉接枝乳液PoSt-g-BMDA-C涂料的制備

按配方量準確稱取各種顏填料、助劑，充分潤濕且攪拌均勻后，研磨，當細度達到80 μm以下，加入淀粉乳液和ADH，攪勻，研磨。測黏度、固體分，然后過濾，包裝。

1.3 測試與表征

調濕涂料主要是調節室內空氣濕度，主要作為內墻涂料使用，因此首先要達到目前國標內墻涂料基本要求。涂料取樣應按《色漆、清漆和色漆與清漆用原材料 取樣》（GB/T 3186-2006）方法進行；按《建筑涂料涂層試板的制備》（JGT23-2001）中的規定，在石棉水泥板上進行涂刷。施涂完的試板涂層朝上，水平放置于試驗臺上，按《涂料試樣狀態調節和試驗的溫濕度》（GB/T 9278-2008）中規定的有關涂料試樣的狀態調節和試驗的溫濕度條件放置7 d，按照國標測定其機械性能。

2 結果與討論

2.1 室溫自交聯馬鈴薯淀粉接枝乳液基調濕涂料基本性能

室溫自交聯馬鈴薯淀粉接枝乳液基調濕涂料主要用于建筑內墻涂飾，所以首先應達到一般內墻涂料標準。根據《合成樹脂乳液內墻涂料》（GB/T 9756-2009）要求，對該涂料進行了部分基本性能測試，結果如表1所示，從中可以看出，該涂料達到了內墻涂料標準，可以用作內墻涂料。

表1 PoSt-g-BMDA-C基本性能

2.2 不同顏基比對調濕涂料涂層表觀影響

涂料中顏料與基料（乳液）的配比對涂層光澤、硬度、附著力、柔韌性和耐水性等性能影響很大，對內墻涂料來說，光澤、硬度和柔韌性不做要求，所以在此著重對不同顏基比的涂料涂層附著力及耐水性進行研究。將硅藻土CD02:硅藻土CD05:膨潤土:高嶺土:滑石粉:鈦白粉=45:15:10:5:5:20（g）的比例混合均勻，配成混合顏填料，然后按混合顏填料/PoSt-g-BMDA=10:1～10:10（固含量）的比例混合均勻，添加適量水，研磨至小于80 μm，在石棉水泥板上涂刷，在23±2℃，RH50±5%的條件下放置7 d，結果如表2和圖1所示。圖1中分別為顏基比10:2～10:8的涂層表觀，由表2和圖1可知，當顏基比小于10:3時，涂層表現為脫粉。這是因為在低PVC涂料中，顏填料粒子分散在樹脂的連續相里，形成所謂“海-島”結構，隨著顏填料的增加，PVC超過某一限值時，樹脂就不能將顏料粒子間的空隙完全充滿，這些未被填充的空隙就潛藏在涂膜中，使涂膜物化性能大為降低。

表2 PoSt-g-BMDA-C基本性能

圖1 PoSt-g-BM-C不同顏基比時表觀

2.3 室溫自交聯馬鈴薯淀粉接枝乳液基調濕涂料的吸水性

將備好的玻璃板準確稱重，然后將制備好的涂料涂刷于玻璃板上，稱重，在室溫下干燥成膜后放進烘箱，在100℃下烘至恒重，取出，稱重，然后再浸入25±1℃的蒸餾水中48 h后取出，迅速用濾紙吸干涂膜表面水分，立即稱重、計算、做圖，如圖2所示。從圖中可以看出，涂層吸水率約100%，即約為自身重量1倍，15 min吸水率為60%。其吸水率略低于馬鈴薯淀粉基調濕涂料，因為乳液中引入酮羰基與ADH發生交聯，提高了乳液的耐水性能，所以涂料的吸水率略低。

圖2 PoSt-g-BMDA-C涂料吸水性

2.4 室溫自交聯馬鈴薯淀粉接枝乳液基調濕涂料的調濕性能

將配好的涂料涂刷于石棉水泥板上，并干燥成膜。增濕性能：先記錄容積為42 L的人工密閉氣候調濕箱內起始空氣溫度和濕度，然后把若干塊已稱重的飽和吸水后的樣板放入調濕箱內，定時測定箱內溫濕度的變化，做出增濕曲線。降濕性能：先用水皿將容積為42 L的人工密閉氣候調濕箱內的空氣濕度調至100%，并穩定一段時間，記錄起始溫濕度，然后把若干塊已稱重的干燥樣板放入箱內，定時測定箱內溫濕度的變化，做出降濕曲線圖，并作出水皿增濕及空箱降濕的空白曲線，結果如圖3所示。

由圖3可知，水皿可將人工調濕箱在3 h內由相對濕度30%增濕到60%，在8 h內增濕至85%。同水皿等面積的飽和淀粉基調濕涂料板可將人工調濕箱在1 h由相對濕度30%增濕到60%，在5 h內增濕至85%。當將相對濕度為90%調濕箱八孔打開，相當于房間的窗戶打開去除濕，圖中可以看到在約2 h時，調濕箱的相對濕度由90%降至60%，當將烘至恒重的涂料板置于其中時，在約1.2 h時，箱內的濕度便由90%降至60%，約5 h時，箱內的濕度降至40%。因此，由室溫自交聯淀粉接枝乳液制取的調濕涂料具有一定的調濕性能，可用于內墻調濕涂料。

圖3 PoSt-g-BMD-A-C涂料吸放濕

2.5 室溫自交聯馬鈴薯淀粉接枝乳液基調濕涂料涂層形貌與調濕機理

室溫自交聯馬鈴薯淀粉接枝乳液調濕涂料平面和截面SEM圖如圖4所示，由此可以看出涂層結構疏松，內部富含孔道和空隙，表層附有淀粉顆粒，水和氣體可以自由通過涂層，所以其耐水性好，可吸放濕，是理想的室內調濕涂料。

圖4 PoSt-g-BMD-A-CC涂層SEM形貌

3 結論

用自制室溫自交聯馬鈴薯淀粉接枝乳液制得的調濕涂料，不僅達到國家的內墻涂料標準，而且具有一定的調濕性能，可用于建筑物室內墻壁涂裝，作為內墻調濕涂料使用。