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    ?乳膠漆成膜助劑的最佳添加量研究

    2016-09-05

    乳膠漆是以合成樹脂乳液為基料,以水為分散介質,加入顏填料和助劑,經一定工藝過程制成的產品。只有在一定的溫度下才能成膜,能形成連續涂膜的最低溫度,稱為乳液的最低成膜溫度(MFT)。乳膠漆的所有性能只有在獲得良好的涂膜后才能出來,成膜效果直接影響產品的質量。眾所周知,成膜助劑加量越大,乳液的最低成膜溫度越低,成膜效果越好。但是考慮到企業的原材料成本以及當今最為重要的環保因素,我們有必要對成膜助劑的最佳添加量進行研究。1 試驗方案
    1.1 原材料
    1.1.1 乳液
    苯丙乳液(RS-998A):主要用于內外墻涂料,固含量48%,粒徑0.1μm~0.2μm,MFT(最低成膜溫度)20℃,生產企業上海巴德富實業有限公司;環氧改性有機硅接枝丙烯酸乳液(ML-195):固含量45%,粒徑0.08μm,MFT(最低成膜溫度)26℃,Tg( 玻璃化溫度)30℃,生產企業上海日出化工有限公司;硅丙乳液(LWJ-8338):主要用于中高擋真石漆,固含量48% ,MFT(最低成膜溫度)32℃,Tg( 玻璃化溫度)30℃,生產企業江蘇李文甲化工有限公司。
    1.1.2 成膜助劑
    齊大成膜助劑:生產企業姜堰市齊大涂料助劑有限公司;Texanol 醇酯:生產企業齊魯伊士曼精細化工有限公司。
    1.2 儀器設備
    高速分散機:型號GFJ-0.4,上?,F代環境工程技術有限公司;
    電子天平:GT-P13503-S,高鐵檢測儀器有限公司;
    最低成膜溫度測定儀:型號QMB,天津森日達試驗設備有限公司。
    1.3 試驗方法
    將成膜助劑按乳液量的1%、3% 和6% 分別加入到上述三種乳液中并混合均勻,用高速分散機在400r/min~600r/min的速率下機械攪拌5min。然后將其密封靜置24h 后,按GB/T9267-1988《乳膠漆用乳液最低成膜溫度的測定規定》,測定其最低成膜溫度。通過試驗來分析成膜助劑的添加量對乳膠漆成膜效果的影響。

    2 結果分析與討論
    2.1 乳膠漆的成膜機理
    乳膠漆的成膜物質是乳液,其成膜機理是由水分蒸發、乳膠粒變形和乳膠分子鏈段擴散纏繞而融合成連續膜。乳液是非均相體系,它由懸浮在水中的球形顆粒組成,顆粒之間被水隔斷,要形成連續的膜,必須使球形顆粒變形、乳膠分子鏈段擴散纏繞而融合,而乳膠粒變形和乳膠分子鏈段擴散纏繞都需要乳膠聚合物體系(乳膠漆中除顏填料外的所有組分混合體)中有大于2.5% 的自由體積(指未被分子占據的體積,已被分子占據的體積稱已占體積)。聚合物在溫度達到玻璃化溫度(Tg)時,自由體積達到最小值2.5%,只有溫度高于Tg 時,自由體積增加,高分子聚合物鏈段獲得足夠動能和必要的自由空間,進行擴散和構象調整。所以乳膠漆的成膜溫度必須高于乳膠聚合物體系的Tg。
    2.2 成膜助劑的作用
    成膜助劑是添加到乳膠漆中幫助成膜的高沸點溶劑,它可以使Tg 較高的聚合物在較低的溫度下成膜。成膜助劑吸附在聚合物粒子上,因溶解作用使粒子變形更容易,加上本身Tg 低,可以提供較多的自由體積,從而達到好的成膜效果。
    2.3 試驗數據
    表1 是幾種乳液在不同成膜助劑作用的MFT 測定結果:

    由表1 可見:對于苯丙乳液(RS-998A) 來講,當Texanol 醇酯添加量為3% 時,乳液的最低成膜溫度已經能降到0.4℃了,和齊大成膜助劑在6% 的加量時乳液的最低成膜溫度基本接近。由此可見,在添加量為3% 時,以Texanol 醇酯為成膜助劑,相比齊大成膜助劑,可明顯的降低乳液的最低成膜溫度。也就是說只要我們選擇合適的成膜助劑,3% 的添加量便能滿足乳膠漆成膜要求。在環氧改性有機硅接枝丙烯酸乳液(ML-195)中,添加3% 的成膜助劑時,MFT 的下降值分別為24.2℃和21.9℃,而在3%~6% 之間,MFT 的下降值分別只有5.8℃和4.5℃。由此可見3% 是添加量的關鍵點。由圖1-1 可以看出,在乳液RS-998A 中加入3% 齊大成膜助劑時與其他兩個乳液在6% 加量時的成膜效果基本一致,能將MFT 將至4.8℃。更有效的說明了只要在合適的乳液中加入合適的成膜助劑,3% 絕對可以滿足乳膠漆良好成膜性能的需要。

    3 結論
    經試驗發現,不同的乳液體系,不同的成膜助劑品種,其用量不同,乳液的最低成膜溫度就不同,也就是說乳膠漆的成膜效果就不同。一般來說,乳液本身的MFT 高,則成膜助劑用量大,反之則少。但是只要我們能在合適的乳液中添加合適的成膜助劑,乳液量的3%,即可有效的降低成膜溫度,滿足形成良好涂膜的要求。

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