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高仿真水性多彩涂料制备工艺研究,利用天然高分子材料的凝胶特性,以丙烯酸乳液为主要成分,加入多种颜填料,制成水包水型多彩涂料
2019年11月25日    阅读量:2327     新闻来源:中国机械网 okmao.com    |  投稿


 

0 前言

近年来,国家在涂料科技规划中,将节能、高雅、健康以及特种功能型的涂料产品作为涂料的重点开发对象。水性多彩涂料既符合环保节能要求,又能给人以典雅美观、瑰丽多姿之感,是一种新型的、具有潜力、符合涂料未来发展方向的环保型建筑涂料。水性多彩涂料产品完全水性化,绿色环保;仿石效果逼真,可有效减少石材消耗;具有高抗沾污性、高弹性、自洁性、高耐候性、高性价比等特点,市场潜力巨大中国机械网okmao.com

 

1 试验部分

1.1 主要原材料

纯丙烯酸乳液(RS-6733)、弹性硅丙乳液(RS-3788)、硅丙乳液(996),巴德富乳液实业有限公司;保护胶(KD 粉),上海蓝颜;焦磷酸钠,武汉无机盐化工厂;钛白粉(R-902),杜邦公司;高岭土,1200 目,市售;纤维素(250HBR),亚什兰公司;多功能助剂AMP-95,陶氏化学;成膜助剂Texanol,伊士曼;消泡剂NXZ,诺普科;增稠剂ASE-60、分散剂SN-5040、润湿剂CF10、防腐剂MV,均为市售;去离子水,自制。

1.2 主要试验仪器

电动搅拌机(JSF-450),上海普申;多彩粒子造粒机,自制;电子天平(精度0.01 g);SANS 电子万能拉力试验机;紫外老化试验箱(Q-lab);烘箱,天津永利达;水性多彩涂料专用喷涂设备,自行组装改进。

1.3 水性多彩涂料的制备

1.3.1 保护胶溶液的制备

(1)保护胶溶液的配方

保护胶溶液的配方为:m(焦磷酸钠)∶m(KD 粉)∶m(水)=1∶5∶94。

(2)制备工艺

调节电动搅拌机速度为500 r/min,将保护胶粉、焦磷酸钠依次加入去离子水中,分散30 min,充分溶解至完全没有颗粒物,备用。

1.3.2 基础漆的制备

(1)基础漆的配方见表1。

高仿真水性多彩涂料制备工艺研究,利用天然高分子材料的凝胶特性,以丙烯酸乳液为主要成分,加入多种颜填料,制成水包水型多彩涂料 中国机械网,okmao.com

基础漆的配方

高仿真水性多彩涂料制备工艺研究,利用天然高分子材料的凝胶特性,以丙烯酸乳液为主要成分,加入多种颜填料,制成水包水型多彩涂料 中国机械网,okmao.com

(2)制备工艺

①以水为分散介质,中低速分散状态下加入助剂体系(分散剂、润湿剂、消泡剂等);高速分散状态下加入颜填料。

②搅拌状态下,均匀加入纤维素、多功能助剂,高速分散均匀。

③中低速分散状态下加入成膜助剂,分散均匀。

④缓慢加入胶乳KD 粉保护胶溶液,中速搅拌均匀,凝胶过程速度较快,应注意控制加入速度,分散均匀。

⑤加入增稠剂调节黏度至130~140 KU(25 ℃),取出,放置24 h 后备用。

1.3.3 色漆的制备

按样板或设计要求,将适量色浆加入到基础漆中,中低速搅拌均匀,调成需要的单色漆。

1.3.4 造粒工艺

在中速搅拌下,将各色基础漆按1∶1 依次加入KD 粉溶液中,过筛网造粒,筛网目数分别为10、20、30 目,彩色粒子造好后放置24 h 备用。

1.3.5 水性多彩涂料的制备

(1)水性多彩涂料的参考配方见表2。

水性多彩涂料的参考配方

(2)制备工艺

先将水加入搅拌罐内,中速搅拌下依次加入硅丙弹性乳液、成膜助剂、防腐剂、AMP-95、增稠剂及各色粒子,搅拌均匀,包装待用。

1.4 硅丙乳液罩面清漆的制备

硅丙乳液罩面清漆的参考配方见表3。按配方将水加入搅拌罐内,依次加入乳液、成膜助剂等助剂,中低速搅拌均匀即可。

硅丙乳液罩面清漆的参考配方

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2 结果与讨论

2.1 保护胶对水性多彩涂料性能的影响

本试验选用的保护胶为锂基改性硅酸盐类的层状薄片结构聚集体,其中层状薄片表面带有负电荷,而边缘带有正电荷,随着凝胶浓度的升高,层状薄片在电荷间作用力的驱动下,一部分薄片的边缘由于带有正电荷,被另外一部分薄片的带有负电荷的中间区域吸引,形成“丁”字结构的复合体[2]。随着凝胶浓度的升高,这些“丁”字结构的复合体会进一步相互吸引、聚集,形成稳定的卡屋式三维网络凝胶体(见图1)。

卡屋式三维网络凝胶体示意

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在相同的剪切速率下,当凝胶浓度较低时,形成的彩色粒子较小,也较软;反之,当凝胶浓度较高时,形成的彩粒较大,也较硬,贮存稳定性更好。

2.2 纤维素用量对水性多彩涂料性能的影响

随着分散相中纤维素用量的增加,分散相的黏度增高,凝胶粒子的尺寸增大,抗渗色性随之提高。但纤维素用量过多会导致分散相黏度过高,使分散造粒难度增大,操作性变差。

2.3 助剂的选择

2.3.1 分散剂的选择

选择分散剂时应选择阴离子型或非离子型分散剂,考虑到保护胶特殊的凝胶体系,阳离子会破坏其稳定,导致凝胶液后增稠现象。当分散剂用量达到0.5%时,可有效地防止水性多彩涂料在贮存期间发生后增稠现象,避免施工过程中粒子破碎和发花。

2.3.2 色浆的选择

选择色浆时应使用铁系色浆调色,使用量不宜超过10%。如需调较深颜色粒子,需配制无钛白或低钛白含量的基础漆,以便调色。避免使用酞菁蓝、有机红、有机黄等颜料,有机颜料的分散剂会影响多彩涂料的后期储存稳定性,造成渗色、后增稠等问题。

3 水性多彩涂料的性能

按HG/T 4343—2012《水性多彩建筑涂料》对研制的水性多彩涂料进行性能测试,结果见表4。

水性多彩涂料的性能

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4 施工方法

水性多彩仿花岗岩涂料的施工体系由封闭底漆、底涂色漆、多彩花纹涂层和罩面清漆构成。

(1)封闭底漆:将封闭底漆均匀涂布在基层上。涂布时应注意基面的干燥度,避免因基面潮湿而使封闭底漆无法渗透,而形成一层薄膜在基面上,影响重涂漆的附着力。

(2)涂布同色底涂:涂布2 道同色底漆可以提高基面的抗拉强度及主材的附着力,同色底漆的涂布以喷涂为主,施工时应注意风压及喷嘴口径的配合以使其涂布均匀,施工间隔4h 以上。

(3)喷涂多彩涂层:多彩涂层的涂布施工需要先针对涂膜的样板就喷枪口径、风压等条件加以试喷,然后再进行大面积喷涂。喷涂时喷枪的运行需保持一定速度和距离,喷嘴与喷涂面需保持平行。

(4)罩面清漆的涂布:涂布透明面漆可以采用一般面漆喷枪涂布,喷涂时需注意均匀度,避免因喷涂不均匀而造成光泽不均的现象。

将制备的水性多彩涂料喷涂制成样板,与天然石材对比,仿石效果逼真(见图2)。

水性多彩涂料施工效果示意

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5 结语

水性多彩涂料符合国家节能、节水、节地、节材的“四节”要求。颜色的稳定性优于真石漆;容易施工、自重轻,更加安全,更加环保节能,减少天然石材使用量;创意和适应性强;易于控制批次色差,便于后期翻新修补;综合造价更低。是替代天然石材作饰面层的理想材料。


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