室内装饰装修材料外墙乳胶漆的配方设计

室内装饰装修材料外墙乳胶漆的配方设计

0涂料和涂膜的配方设计目前，建筑墙体的乳胶漆已成为住宅装饰材料的主要产品。建筑内墙乳胶漆以其透气性好、耐擦洗、遮挡墙体裂纹、便于施工等诸多优势而深得消费者的喜爱。因此,建筑内墙乳胶漆的安全性、健康性越来越引起人们的重视,市场需要性能优越、功能独特、健康环保的室内涂料产品。“室内装饰装修材料内墙涂料中有害物质限量”国家强制标准中规定有机挥发物(VOC)的最高限量是200g/L,游离甲醛是0.1g/kg。乳胶漆中的有机挥发物(VOC)和游离甲醛主要来源于乳液及各种助剂。内墙乳胶漆产品的配方设计,首先要考虑乳液的VOC含量、游离甲醛含量,选择乳液的类型,控制成膜助剂用量,特别是要选择游离甲醛含量低或不含游离甲醛的助剂,在此基础上,再研究涂料和涂膜的综合性能。高分子聚合物乳胶漆的成膜机理是粒子堆砌聚集,涂膜具有透气性、透水性,并制约了乳胶漆光泽度的提高。因此,在配方设计中,乳液粒子大小的选择、稳定性的选择、硬度的选择、颜填料体系的选择和各种助剂的协调作用尤为重要。1试验部分1.1游离甲醛的检测选择了不同牌号的纯丙乳液、苯丙乳液和醋叔乳液,其玻璃化温度(Tg)分别为22~28℃、20~27℃和18~25℃。首先对以上3组乳液系列产品进行游离甲醛检测(测试方法按GB/T18582—2001附录B),所选3个型号醋叔乳液的游离甲醛含量均大于0.1g/kg。该类乳液本试验暂不选用。纯丙乳液的游离甲醛含量小于0.1g/kg,其耐侯性和保色性虽然优于苯丙乳液,但价格普遍高出50%~200%,由于纯丙乳液相对成本价格较高,不适合本试验选用。苯丙乳液的性能、价格比较合理,其游离甲醛含量部分低于0.1g/kg,可通过检测进行筛选,苯丙乳液是本试验选择的品种。选择巴斯夫(中国)有限公司、国民淀粉化学(广东)有限公司、北京东方罗门哈斯有限公司和江苏日出集团公司生产的牌号为AcronalS559、Acronal296DS、Vinacryl7199、PrimalPR-1058M、TL-615等5个样品。游离甲醛的检测按GB/T18582—2001附录B进行;乳液机械稳定性检测方法:搅拌1h,观察乳液变化;钙离子稳定性检测方法:5%CaCl2溶液与乳液以1∶5(质量比)混合,静置48h,观察乳液变化;稀释稳定性检测方法:去离子水∶乳液=5∶1混合,放置48h,观察乳液变化。具体检测结果如表1。1.2高效杀菌型添加杀菌剂是为了有效地杀灭乳胶漆生产和储存过程中的微生物菌类,以保证乳胶漆的使用性和储存稳定性。通常选择气味低、储存不黄变、耐碱性好、广谱杀菌效率高的杀菌剂,如英国索尔公司、美国Troy公司、美国罗门哈斯公司生产的牌号为SPX、HF、LXE、T-198等品种。在2%HBR250羟乙基纤维素水溶液中,分别加入0.1%的以上4种杀菌剂,和不加杀菌剂的溶液相比较,在50℃恒温箱中储存3个月,观察其黏度变化,结果见表2。1.3菌种的选择羟乙基纤维素在乳胶漆增稠剂方面应用已久,它是非离子型水溶性聚合物,因此在乳胶漆中它能起增稠作用、粘结作用、分散作用、稳定作用,并能保存水分,形成薄膜和提供保护胶体效应,同时它不含甲醛和有机挥发物,是环保型增稠剂。但是由于它的化学特性,易被微生物侵蚀降黏,尽管供应商已千方百计地改进产品的抗菌性,但是在实际使用中还必须加入一定量的杀菌剂。该试验目的是在选择适合乳胶漆增稠效果的产品,同时,选择与低气味杀菌剂配伍性好、添加量少的品种。选用羟乙基纤维素增稠剂HBR-250、ER-30MH、EBS451FQ、H100000和BH30000,配制2%水溶液,每种产品分别加入SPX和HF杀菌剂0.1%,用斯托默黏度计测定黏度,储存于50℃恒温箱中2个月,测定黏度变化,结果见表3。1.4成膜助剂的选择由于乳液的成膜温度相对较高,已选择的乳液成膜温度为17~20℃,要达到良好的成膜效果,需加入一定量的成膜助剂,因此不可避免地带来有机挥发物,本试验比较不同成膜助剂类型和添加量,选择添加量低而成膜好的成膜助剂。在相同PVC条件下,加入2#乳液、助剂、颜填料,分别加入不同牌号的醇酯类成膜助剂,在不同添加量下,比较理化性能,其试验数据如表4。1.5试验目的及品种选择二元醇在乳胶漆中不仅改善了涂料的抗冻性,同时也有效地改善了施工时的搭接性。尽管二元醇的加入是涂料中VOC的主要来源之一,但其在涂料中的作用迄今还没有更好的替代原料。因此本试验目的是验证乙二醇和丙二醇在涂料中的作用及在用量上的不同,以尽可能少的用量,达到较好的使用效果,通过比较确定使用品种。在PVC、乳液、颜填料和助剂相同的情况下,加入不同比例的乙二醇和丙二醇,比较其理化性能,结果见表5。1.6不同分散剂对分散剂分散的影响选择牌号为731A、1124、DP-518和CN-528的分散剂,在相同的分散时间内,分散相同的颜填料,添加量为0.5%(质量分数)和0.9%(质量分数),结果如表6所示。1.7羟乙基纤维素水处理后配方检测配制封闭底漆要选择粒径小的乳液,因其渗透性、封闭性较好。参考配方如表7。封闭底漆配制工艺如下:称取配方量80%的去离子水,加入到洁净的容器中,在搅拌下按配方量加入羟乙基纤维素,搅拌均匀,滴加pH值调节剂,当pH值达到7~8时,加入杀菌剂、丙二醇和配方量的乳液,补齐去离子水,检测性能。检测结果如表8。封闭底漆VOC及重金属含量检测结果如表9。1.8砂磨研磨法g经过一系列乳液、助剂的选择,环保型内墙乳胶漆按不同PVC配制。其参考配方列于表10。a.在洁净的调漆罐中加入配方量约85%的去离子水,在搅拌下,加入羟乙基纤维素搅拌均匀;b.加入配方量的pH调节剂、分散剂、50%配方量消泡剂、杀菌剂,搅拌均匀;c.按配方顺序分别加入各种颜料、填料,中速搅拌,加入丙二醇、调整水(约配方量5%),搅拌均匀;d.高速分散40min以上,砂磨研磨,测细度、pH值,直至达到要求指标;e.缓慢加入配方量乳液,剩余量消泡剂,搅拌约30min;f.加入增稠剂、流平剂,剩余配方量去离子水,调整黏度,达到指标要求;g.检验有关指标,合格后,过滤、包装。环保内墙乳胶漆理化性能检测结果见表11。环保型内墙乳胶漆有害物质含量检测结果见表12。2结果分析和试验结果经过试验可以看出,1#、2#、3#和4#乳液的游离甲醛含量较低,但1#和3#机械稳定性差,有胶粒析出,在制造产品时易出现质量问题。2#和4#的游离甲醛含量在0.01g/kg以下,并且机械稳定性、钙离子稳定性、稀释稳定性均很好,其乳液的成膜温度在17~20℃,需要外加成膜助剂帮助成膜,2#乳液粒径比4#低。5#乳液的游离甲醛含量较高,不适合配制环保型内墙乳胶漆产品。参考乳液市场售价,考虑产品性能、价格比例,综上分析,选择2#乳液。由于纤维素衍生物为微生物提供了良好的养分环境,因此,不加入杀菌剂储存一定时间后,明显出现降黏现象,这是细菌作用的结果。从试验结果比较可以看出,在相同的杀菌剂添加量条件下,黏度降低越大,其杀菌效果相对越差,反之,黏度降低越少,其杀菌效果越好。试验表明SPX和HF杀菌效果比较好,而SPX的环保性更优于HF。试验选用5种羟乙基纤维素,配制成2%的水溶液,加入不同类型杀菌剂,随着贮存时间的延长,黏度发生变化。试验比较发现,HBR-250羟乙基纤维素黏度较低,使用不够经济;H100000羟乙基纤维素黏度偏高,会给涂膜的流平带来困难;BH30000羟乙基纤维素在储存2个月后,黏度减少10KU;而EBS451FQ羟乙基纤维素的贮存黏度波动不定,只有ER-30MH羟乙基纤维素黏度变化平稳,初始黏度比较适中,对两种杀菌剂在较低添加量时,均有稳定的黏度,对涂料的贮存稳定性和施工性有利。通过选择2种不同类型的成膜助剂,以3种不同比例配漆,比较其理化性能指标。从试验结果可以看出,成膜助剂Texanol与醇酯-12在作用上相似,都可以选用。其添加量增加,成膜温度都有下降,从环保考虑,添加量在0.5%时,成膜温度在5~6℃,已达到内墙涂料使用要求。试验选用乙二醇和丙二醇抗冻剂,以3种不同比例配制涂料,比较有关技术指标。经过验证,乙二醇与丙二醇的作用相当,抗冻性相同,加量较大时,乙二醇的最低成膜温度略低于丙二醇。据资料报道,乙二醇对人体的伤害较大,会引起慢性中毒,因此,在没有更好的替代产品时,优先使用丙二醇,其用量为2%~2.5%。试验选用5个牌号不同价格的分散剂,以2种添加量研磨色浆,比较其黏度、细度变化。在上述5种分散剂达到同等的细度时,黏度较低的分散效果较好。在合理的配方比例下,