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甲壳糖作为水性多彩涂料成膜剂可行性研究,水性多彩涂料用于室内装饰有许多优点
2019年11月25日    阅读量:2311     新闻来源:中国机械网 okmao.com    |  投稿

      水性多彩涂料用于室内装饰有许多优点:无挥发性有机溶剂,施工简单,仿毯装饰效果好等优点而受到用户的欢迎。但目前主要成膜剂为苯丙乳液,并须加入大量的各种添加剂,以利于纤维分散、防霉、增稠等,这样势必导致了成本升高。


况且,目前的商品苯丙乳液中仍存在一定的有机单体,这些有机单体在施工过程和其成膜过程中会对人体和环境造成一定的毒害作用和污染中国机械网okmao.com。再者,由于此苯丙乳液成膜后的共聚物为线形高分子,遇水后会发生溶解现象,从而破坏涂装效果,因此不适宜在湿度高的地区或地方使用。鉴于此,本文研究通过改变成膜剂可望改变目前此类涂料的缺点。


      甲壳糖是由天然虾、蟹壳经碱处理得来的高分子材料,其成膜性好,容易交联,生物年产量仅次于纤维素居第二位,来源非常广泛,具有广泛应用于医药、环保、日用化工、生物材料等领域的潜力。同时它本身无毒无味,具有防霉、抗菌效果,因此甲壳糖水溶液替代苯丙乳液作为水性多彩涂料的成膜剂,以期获得绿色室内装饰涂料。


1实验

1.1设备

    电子天平(0.1mg),高压灭菌釜(350kPa),常规实验设备(电动搅拌器等)。

1.2药品

    (1)甲壳糖溶液((2%的甲壳糖溶于0.1%的醋酸溶液)。

    (2)羧甲基纤维素钠。

    (3) 25%戊二醛溶液。

    (4)彩色短纤维。

    (5)公司样品(由彩色短纤维、闪光塑料点缀物、羧甲基纤维素钠等混匀物和水性苯丙乳液组成)。

   (6)硫酸锌:化学纯。

    (7)氧化锌:化学纯。

    (8)氯化钙:化学纯。

    (9)防酶试验的培养基:硝酸钠溶液1.5g/ l,磷酸氢二钾溶液Ig/l,氯化钾溶液0.5 g/ I,硫酸镁溶液0.5 g/ I,硫酸亚铁溶液0.01 g/ I,琼脂15 -20 g/ I,蔗糖30g/l,余量为蒸馏水。组分所用试剂均为分析纯。

1.3成膜方法

    把彩色短纤维加入含戊二醛的甲壳糖醋酸溶液中搅拌,然后将混合浆料涂抹在纸板上,干燥后便得到涂料层纸板。干燥时间以室温25ºc,相对湿度为70%时涂料干燥时间为参考标准。吸水量为1cm2的涂层在10min内的单位重量吸水量。对照组为公司的水性苯丙乳液多彩涂料。

1.4防霉试验

    对玻璃器皿、涂料样品、培养基等消毒,将己消毒培养基倒入玻璃器皿,然后将样品放入,温度为28-30ºc ,相对湿度为90%一100%,在两周内观察样品表面的霉变状况。对照组为公司的水性苯丙乳液多彩涂料。

 

2试验结果

2.1甲壳糖溶液的制备

    先将甲壳素洗净后放入30%氢氧化钠溶液110℃煮沸回流4 -6小时后,脱乙酰基得到甲壳糖,水洗至中性得到白色或淡黄色甲壳糖。甲壳糖的脱酰胺度可达90%。由于是线形亲水性高分子,理论上可溶于纯水,但由于分子量高(高达50-100万),分子间作用力大,一般不溶于纯水,而溶于弱酸溶液中,而且溶解度小,一般用0.1%醋酸溶液为介质,溶解度为2%以下,此时溶液粘度较高。此溶液可用戊二醛交联成膜。

2.2涂料的防霉性能

    通常水性涂料的亲水性强,且加入一些容易霉变添加剂如羧甲基纤维素钠等,而涂料霉变后严重影响装饰效果,破坏外观。本研究通过比较发现:甲壳糖为成膜剂的水性多彩涂料只是极轻度霉变或没有霉变,而苯丙乳液为成膜剂则容易霉变,生霉等级可达四级(结果见表1)。而当甲壳糖水性多彩涂料中加入羧甲基纤维素钠后则容易霉变,这表明羧甲基纤维素钠分散剂在苯丙乳液多彩涂料霉变过程中起重要作用。在苯丙乳液多彩涂料中,由于苯丙乳液粘度低,纤维掺入后易沉降,所以需要羧甲基纤维素钠此类分散剂;而甲壳糖溶液粘度较高,一般不需要特殊分散剂。另外加入ZnO或ZnSO4后防霉性能大大提高,基本不生霉,这证明加入无机盐后有较好的防霉效果。这与文献报道结果相同。

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甲壳糖作为水性多彩涂料成膜剂可行性研究

2.3交联剂用量对涂装外观及涂料吸水率的影响

    交联剂加入会影响膜的质量,包括光滑度、强度、颜色、吸水率等。而成膜剂的成膜质量对涂料性能有很大影响,如膜光滑度、颜色影响到手感和视觉的效果,而强度影响耐久性、附着力,交联密度则影响到吸水率、干燥时间等。因此交联剂是本涂料体系的重点关注参数。经研究发现:戊二醛含量在0.05%-0.1%(占甲壳糖用量)之间变化时,得到的涂层光滑平整,干燥时间随戊二醛含量的增加而缩短,约为16小时,而苯丙乳液在相同条件下为40小时。而当戊二醛含量在0.5%时,涂膜破坏,发黄龟裂,此时干燥时间可缩短为8小时。另外发现:随交联剂用量增加,其吸水率减小,介于0.042-0.013g/cm2,但附着力也减小。而苯丙乳液涂料的吸水率大大高于甲壳糖基涂料的吸水率。因此,用甲壳糖作为成膜剂时,交联剂戊二醛的用量介于0.05 %-0.1%之间为宜,过高影响涂层强度和粘附力,过低会大大延长涂层的干燥时间,同时增加吸水率。

 

3结论

    甲壳糖作为生物年产量非常高的高分子,它的开发利用意义重大,同时由于它在相当长一段时间里稳定,而最终降解消失,因此是一种对环境毫无危害的环保型成膜剂。同时,由于抗菌性好、干燥快等特点, 在涂料行业可望得到应用。当然本文只是一个初步探索,真正应用前还需大量的基础研究。


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