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施工技术

乳胶漆沉降分层的原因与控制

来源:
发布时间:
2015-10-30



乳胶漆作为建筑涂料的主力军,在装饰装修中得到了广泛的应用。国产乳胶漆选用的乳液质量及配制的乳胶漆与国外同类乳胶漆相比,性能相差无几,有些性能还优于国外一些知名品牌。但一些中小型企业生产的乳胶漆在储存过程中常出现沉降分水现象,影响涂料的开罐效果、流平性、遮盖率、涂层光泽、附着力和耐水耐碱性。造成该现象的因素很多,涂料原材料如乳液、颜填料、润湿分散剂、增稠剂及配方和生产工艺都会对其产生影响。本文就该现象的产生原因与控制进行探讨:


乳胶漆沉降分层的原因


乳胶漆之所以会出现沉降,是因为乳胶漆中的颜填料颗粒受到重力作用而下降,而颗粒间的范德华促使颗粒产生凝聚,使其颗粒增大,重力作用显著,沉降加剧。根据斯托克定律,颜填料的沉降速度与研磨细度成倍数关系,与颜料密度成正比,随体系黏度增加而下降。虽然可以通过调整颜填料的密度与液体的介质密度之差,增大液相的黏度来降低沉降速度,但实际沉淀体系较为复杂,颜料与颜料、乳液、润湿分散剂、增稠剂等相互影响,尤其是体系絮凝使沉降速度大幅度增加。造成体系絮凝的常见因素有:原材料的不相容性,如分散剂与乳液、增稠剂的不匹配,羟乙基纤维素与缔合型增稠剂的不匹配,缔合增稠剂的添加量过多或过少,尤其是乳胶漆中的乳液是热力学不稳定体系,易受到多种外界因素的影响而絮凝和聚结。因此,只有在乳胶漆的生产过程中采取必要的措施,才能减缓或消除乳胶漆在储存中的沉降。


乳胶漆沉降分层的控制


1.工艺过程的控制

成膜助剂是帮助乳液成膜的物质,一般是油性的,只有少量溶于水,大量存在于乳胶颗粒中。成膜助剂过量使用,则使乳胶粒子破乳。因此,需要添加一定量的表面活性剂,在液相中形成胶束以容纳成膜助剂。同时表面活性剂会占据聚合物表面没有被乳化剂包围的空隙,使成膜助剂不能大量顺利地进入乳胶中,避免乳胶破乳,阻止凝胶的产生。

流变改性剂会与颜填料粒子相吸附而产生絮凝,可以通过用水稀释的方法来改善。用水稀释流变改性剂,尽量使乳胶粒子不发生或少发生由于局部流变改性剂浓度过高而产生的局部乳胶破乳,发生絮凝。因为流变改性剂与乳胶粒子发生吸附而使液相流动受阻,改变流体的流变性。如果局部浓度过高,它们会拉动乳胶粒子靠近,产生互相挤压而使乳胶粒子破乳。为减少乳胶漆中的凝胶微粒,可采取如下方法:在乳液加料过程中,要使搅拌器处于中低速度,避免过度剪切造成乳液破乳;在调漆之前加入一定量的表面活性剂,以保护乳胶粒子不至于破乳;增稠剂应用水稀释后加入(一些聚氨酯增稠剂用醇醚溶剂稀释)


2.增稠剂的选择

采用羟乙基纤维素(HEC)增稠剂时,有时会发生上层分水现象,这是因为纤维素分子吸附弱,极容易被漆中的润湿剂、乳液中的表面活性剂等所置换,游离于水相中。应根据体系选择羟乙基纤维素分子量和添加量,增稠剂线团的流体动力学直径应该不超过包围分散相的连续相的平均层厚度,分子量过大会使黏合剂和颜料颗粒发生絮凝;增稠剂的添加量应低于临界浓度C*(按马克·毫文方程C*=2.5/「η」)以避免过度重叠或缠结;采用HEC的分子量较高、添加量过多并同时使用疏水性强的缔合增稠剂,极易造成乳胶漆的快速絮凝分水。


3.润湿分散剂的选择

分散剂的主要作用是:使颜填料的表面湿润,协助机械剪切作用将颜填料从二次结构研磨成初级结构(一次结构),并使分散稳定化。其作用机理:离子型分散剂被吸附于颜填料表面形成双电层,借同性电荷的相斥使分散体系稳定化。另外,离子型和非离子型分散剂也会在颜填料表面形成亲水性吸附层,因位阻效应使分散体系稳定化。

无机润湿分散剂有聚磷酸盐类,如六偏磷酸钠、三聚磷酸钠、四偏磷酸钠等,它们价格低廉,分散效果较好,但对乳液的稳定性有一定影响;有机类润湿分散剂有阴离子型、阳离子型和非离子型表面活性剂,其特点是分散效果好,但产生泡沫多;另外一类是高分子树脂类分散剂(如聚丙烯酸盐类),其特点是价格适中、用量较少、分散效果好、泡沫少等。


4.防沉体质填料的选择

高岭土质软,具有优异的悬浮性,易分散在水中。大多数高岭土都是六角形片状结构,有的含有无定型片状粉末,润湿时有黏塑性,含油量,防止颜料沉淀,还可使乳胶漆的遮盖力、黏度的稳定性得到改善。


5.触变剂的选择

在没有受到外力或外力较小时,颜填料颗粒在乳胶漆中保持疏松的网状结构,这样的结构经轻微搅动即破坏。破坏经静止后又能恢复到原来的高黏度凝胶状态,使得颜填料颗粒保持悬浮,这种触变性的乳胶漆,从储存经施工到成膜,经历了一个溶胶、凝胶、溶胶的变化历程,从而避免了乳胶漆储存中的沉降现象。选用触变剂能得到这种触变性的乳胶漆。


6.颜料体积浓度(PVC)的设计

PVC对乳胶漆的沉降有较大的影响,在总固体体积含量不错的条件下,PVC增大,乳胶漆的流平性、防沉降性明显变差;PVC降低,流平性、防沉降性明显提高,其生产成本也会相应上升。综合价格因素,选择PVC42%50%

所以在乳胶漆生产过程中,应充分考虑乳液的钙离子稳定性、机械稳定性以及与增稠剂、颜填料的匹配性;选择触变型的高效分散剂配制触变性乳胶漆,可以避免乳胶漆在储存中的沉降;调整配方并选择合适的增稠剂使乳胶漆的高中低剪切条件下的黏度更为合理;使用高岭土作体质填料,可有效阻止填料沉降,保持黏度的稳定性。


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