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乳胶漆生产工艺的控制及助剂的应用,阐述了乳胶漆生产工艺控制和所用助剂的选择,以及不同应用方法对乳胶漆性能的影响
2019年07月09日    阅读量:293    新闻来源:中国化工网 okmart.com  |  投稿


1.乳胶漆的生产工艺控制

    我国诸多厂家采用的乳胶漆生产工艺如下:将去离子水、分散剂和润湿剂低速搅拌均匀;加人颜料(主要是钛白粉及立德粉,而彩色颜料是以制成色浆的方式最后调色)、填料和经乙基纤维素(HEC)水溶液进行高速分散,必要时进行研磨制成白浆;在低速搅拌下,把乳液慢慢地加到白浆中或将白浆加到乳液中,搅拌均匀即得初成品;用增稠剂调整初成品涂料的粘度,用色浆调配初成品涂料的颜色,再加消泡剂等助剂,即得乳胶漆成品。


1. 1影响乳胶漆生产工艺的因素

    在乳胶漆生产过程中,颜填料的分散有润湿、分散、稳定3个过程。为了使颜填料得到良好的分散,并保持稳定的分散状态,有2点非常重要:一是根据颜填料的特性选择合适的润湿分散剂;二是采用有效分散、研磨设备对颜填料进行分散中国化工网okmart.com。常用的分散设备是高速分散机,高速分散机仍无法解聚的颜料凝聚体还要进行研磨,对难以分散的初级粒子聚集体施加高剪切力,使之分开。润湿剂的作用是降低分散体系的表面张力,使颜填料表面易于被连续相亲合,促使颜填料凝聚颗粒分离。


分散剂的作用是将分散剂吸附于颜填料表面,通过双电层/屏蔽作用,使其分离并保持不重新凝聚。一个理想的分散剂应有足够的润湿性,这样不需要辅助润湿剂。分散剂可以使颜填料的二次颗粒分散成初级颗粒,并使其保持稳定。


    要取得良好的分散效果,羟乙基纤维素(HEC)与浆料用水的比例很重要。HEC太多,不易搅动;HEC太少,则对物料剪切不够,不易分散。其比例取决于HEC的粘度,以及配方中颜填料的种类和用量等。经验表明,一般100份水中加人低-中枯度HEC约4份,中粘度HEC约3份,高粘度HEC约2-3份。为使.HEC在水中充分润湿分散,应在中高速搅拌下将HEC慢慢加到水中,静置,然后再加人其他组分。


过早地加入碱性较大的其他助剂(包括丙烯酸酯分散剂)会造成HEC的过早膨胀而引起结块、漆膜发脆和体系粘度降低。润湿剂、分散剂、部分消泡剂以及二醇(乙二醇、丙二醇)应在HEC充分溶解之后加人,再在低速(约300 r/min )搅拌下,加人颜填料,加料顺序为:先加人难分散的颜料,然后加人填料,加料完毕后冉提高搅拌速度。为了提高分散效果,也可采用适当偏心分散,以消除死角。一般高速分散的时间约20一30 min即可。


经高速分散后,如果还达不到细度要求(一般为30 um以下),再经研磨机进行研磨(常用砂磨机)。用砂磨机研磨时,物料的粘度不能太高。目前,乳胶漆采用超细颜填料,这样就有可能仅在高速分散后就达到细度要求。


1.2乳胶漆的配制

目前,有许多厂家配制乳胶漆时,是把乳液加到分散好的浆料中,这样很容易破坏乳液的稳定性,使乳液粒子凝聚。正确的方法是将分散好的浆料分批逐步地加到乳液中,混合时的搅拌速度一般控制在30一200 r/min,搅拌叶轮不宜用圆盘锯齿状,而应该用锚式或叶桨式,其目的是使物料在低速搅拌混合中能全部翻动而无死角。


    这里需要说明的是应把分散好的浆料分批逐步加到乳液中,而不是把乳液加到浆料中,其原因是浆料中含有许多助剂,特别是成膜助剂,它对乳液有较大的凝聚性,把浆料分批逐步加到乳液中搅拌混合,可避免乳液粒子与高浓度的成膜助剂接触,尽量防止损害乳液的化学稳定性,对防止乳液凝聚、破乳是相对安全的。


2乳胶漆用助剂的选择及应用

    乳胶漆用的助剂一般分为4类:分散颜填料的分散剂和润湿剂;保护涂料和漆膜的防腐剂和防霉剂;调整涂料粘度的增稠剂;防止生产和施工时产生泡沫的消泡剂。另外,还有降低成膜温度的成膜助剂等。

2.1成膜助剂的选择

    成膜助剂促进乳液粒子的塑性流动和弹性变形,改善其聚结性能,使涂料在更宽的范围内成膜。它是一种易挥发的暂时增塑剂,不会影响最终漆膜的性能。成膜助剂的选择应遵循以下几点:第一,应能明显地降低聚合物乳液的玻璃化温度,并与聚合物的相容性好,有助于光泽的提高。第二,应具有中至高沸点,以及一定的挥发速度,其挥发速度至少应低于水,这样在成膜前能保留在乳胶漆中,在成膜后逐渐挥发掉。第三,应微溶于水或具有一定的水溶性,易为乳液粒子所吸附并能很好的聚结。由于聚合物的种类不同,首先要考虑成膜助剂对乳液的适用性。许多乳液生产厂都有与其相配套的成膜助剂,如果生产厂没有配套助剂,则必须通过试验来确定相应的助剂品种。在实际应用中,往往两种或多种成膜助剂拼用。

    Texanol是美国Eastman公司的一种成膜助剂,具有高效、多功能、低冻结点的特点,只用一种即能满足使用多种成膜助剂的需求。

    成膜助剂对乳液具有较大的凝聚性,因此添加时应避免加人高浓度的成膜助剂,最好是在涂料生产的适当阶段加人,这样就不会损害乳液的稳定性,成膜助剂有直接加人、预混合加人和预乳化加人3种方式。直接加人:在涂料的生产过程中直接将成膜助剂加到涂料中。可以在加入乳液前直接加到颜填料混合物中,最好是在涂料研磨前加人,使之能很好的分散乳化;也可以在乳液加到涂料后加人,但必须以很慢的速度并在搅拌状态下加人。预混合加人:对直接加入成膜助剂会使乳液破坏的情况,可以将其先与表面活性剂类助剂和丙二醇预先混合后加人。预乳化加人:这种方式主要是对颜料体积浓度很低的有光乳胶漆而言。在这种情况下,可在成膜助剂加人前对其进行预乳化,将其与水、增稠剂和分散剂一起乳化,然后再加人。成膜助剂不溶于水,必须稀释后加人,最好在研磨阶段加人,否则会产生乳液破乳及聚结等弊病。


2.2增稠剂的选择

    乳胶漆中必须加人增稠剂,以改善涂料的流变性。增稠剂品种很多,分为有机和无机2类。前者用于薄质涂料,后者用于厚质涂料。最常用的增稠剂为经乙基纤维素(HEC)、丙烯酸共聚物和缔合型聚氨醋增稠剂。HEC在乳胶漆中使用最方便,具有一定的抗微生物侵袭的能力,良好的颜料悬浮性、着色性及防流挂性。其缺点是流平性较差。缔合型增稠剂的优点是具有良好的涂刷性、流平性、抗飞溅性及耐霉变性。其缺点是着色性、防流挂性和贮存抗浮水性较差,特别是对涂料中的其他组分非常敏感。常将HEC和缔合型增稠剂拼用。以获得最佳的增稠和流平效果。

(I)HEC粉末在分散阶段加入;或预先配成水溶液使用,其浓度一般为2%一3%.应该注意的是,HEC在水中必须先润湿再溶解,水的温度及pH值对溶解速度影响很大。一般是将HEC润湿后再增大

pH值,不可在HEC湿透前加人碱性物质;或将乳胶漆配方中的二元醇、成膜助剂与HEC制成色浆,然后加人乳胶漆中。

    (2)丙烯酸类增稠剂(HASE)可直接加到乳胶漆中,最好在调漆阶段加人。HASE增稠剂的酸值高,会争夺乳胶漆中的碱,导致不稳定,因此应在搅拌下慢慢加人。比较安全的方法是先用水将HASE稀释,再加到乳胶漆中。

    (3)缔合型聚氨酯增稠剂(HEUR)为粘稠的水溶液。低粘度HEUR可直接加到乳胶漆中;高粘度HEUR应先稀释(稀释剂以共溶剂和水的混合物为佳),在其他液体成分之后,乳液之前加人,添加速度宜慢而稳。丙烯酸类增稠剂及缔合型聚氨酯增稠剂一般不要在分散研磨阶段加人,否则会影响体系的稳定性,漆膜发脆、失光及着色力下降。加人上述增稠剂前,至少用1:2去离子水稀释(或按说明要求),可防止乳液破乳及成品漆的不透明性、粘度和光泽受到影响。

2.3消泡剂的选择

    在乳胶漆生产过程中,需要加人多种助剂,有些助剂会导致泡沫的产生;在生产及施工过程中,又需要搅拌,甚至需要高速搅拌,也会产生大量泡沫。为了缩短生产时间,便于施工,就要加入消泡剂。消泡剂具有抑泡和消泡的作用,选择消泡剂应考虑高效、持久。前者主要取决于消泡剂的分散性和表面张力是否恰当,后者往往被忽视,但从实用效果看,后者更为重要。因为乳胶漆常常须贮存一段时间,因此必须考虑消泡剂的持久性。

    消泡剂选择不当或与其他组分搭配不当时,常出现鱼眼、失光、色差等弊病。评价消泡剂的方法有水平试验法、密度杯法等。前者用于低粘度涂料,后者用于高粘度涂料。在评价消泡剂时一定要注意,消泡剂加入后至少需要24 h后才能取得消泡剂性能的持久性与缩孔、缩边之间的平衡。在加人消泡剂后立即涂刷样板或测试涂料性能,往往会得出错误的结论。   

消泡剂应在搅拌下均匀加到乳胶漆中,不要一下倒人,且用量不能过多,否则会引起涂刷性差,漆膜有缩孔、缩边、鱼眼等弊病。添加时最好分2次加入,即在研磨分散颜料阶段及最后成漆阶段加人,一般是每次各加总量的一半,或者在制浆阶段加2/3,制漆阶段加1/3。可根据泡沫产生的情况进行调节,在制浆阶段最好加入抑泡效果大的消泡剂,在制漆阶段最好加人破泡效果大的消泡剂。

2.4其他助剂的选择

    AMP -95是含5%水的2一氨基一2甲基一1-丙醇多功能助剂。在乳胶漆配方中,AMP一95可作为高效共分散剂,以防止颜料的二次絮凝,同时还可大幅度地提高涂料的综合性能,如改善增稠剂的性能,提高调色浆的展色性;避免使用氨水,减少涂料的气味;改善漆膜的耐擦洗性和耐水性;降低罐中腐蚀和闪锈。使用AMP -95可以减少分散剂、消泡剂、增稠剂的用量,从而提高成膜性能,也可以降低原材料的总成本。

    在乳胶漆中还要加人适量防霉、防腐剂等。过去所用的防霉、防腐剂是有机汞、有机锡等重金属化合物,它们的抑菌、杀菌能力大,但毒性很大,正逐渐被淘汰。目前大多采用高效、低毒或无毒的非汞型防霉剂。防霉剂的种类很多,用于乳胶漆中的防霉剂有取代芳烃类、杂环化合物、胺类化合物等。


乳胶漆生产工艺的控制及助剂的应用


刘会元(西安捷德贸易有限公司,710082)

牛广轶(西北大学化工学院,西安710069)


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