儿童房用环保抗涂鸦内墙涂料的研制

   日期:2022-02-23     浏览:165    
核心提示:0 前言环保型乳胶漆,由于其施工简单、无毒害、清洗方便、色彩丰富、对环境造成污染小等优点,越来越受到人们的青睐和认可。近年
0 前言
环保型乳胶漆,由于其施工简单、无毒害、清洗方便、色彩丰富、对环境造成污染小等优点,越来越受到人们的青睐和认可。近年来,随着市场的细化,越来越多的用户对儿童房用的墙面漆有了特殊的要求:一般要求环保性能好,因儿童的免疫力较成人差,又是生长发育期,这样涂料的安全要求较普通内墙涂料严格许多,不含(或不添加)有机可挥发性物质(VOC)、重金属、APEO、甲醛等;另一方面要求儿童房用内墙涂料耐污渍性能佳,由于小孩喜欢在墙面涂鸦,这就要求在儿童玩闹使墙面受污染后,只需用清水或洗洁精轻轻擦拭,就能够还原白净如昔的墙面。本产品选用特殊的壳核结构低气味苯丙乳液,利用水为外增塑剂,不需要添加任何成膜助剂即能较好成膜,采用特殊的保护胶体,具有优异的抗冻融性,不需要添加防冻剂和成膜助剂,制备了VOC含量很低(几乎为零)、涂膜抗污性能佳的环保型内墙乳胶漆。本文主要从乳液种类、遮盖聚合物、颜填料种类及功能性助剂等方面讨论了对涂料耐污渍性的影响。

1 试验部分
1.1 原料
去离子水、分散剂、润湿剂、消泡剂、增稠剂、杀菌剂、各类丙烯酸乳液、氟碳乳液、金红石型进口钛白粉、重钙、滑石粉,以上均为市售工业级。
1.2 试验基础配方(见表1)

1.3 制备工艺
将去离子水、分散剂、润湿剂、杀菌剂、消泡剂等助剂混合均匀,再加入钛白粉和各类填料研磨至细度小于50 μm,再加入乳液、遮盖聚合物、增稠剂调整好黏度,搅拌均匀出料。
1.4 技术性能指标(见表2、表3)


2 结果与讨论
按本试验方案做好样板,在干燥7 d后分别涂抹上不同污染物,在耐擦洗机上按国标做500次耐擦洗,通过擦洗后污染物残留痕迹多少来评估耐污性能好坏,采用1~10级评判,一级为基本无擦去痕迹,10级为基本无污染痕迹,涂膜擦破判为0级。试验中污渍主要是油性笔、墨水等,还有果汁、口红、番茄酱、酱油、咖啡等生活污渍。
2.1 不同PVC对抗污性的影响(见图1)

从图1可以看出,水性笔和果汁的耐污渍效果较好,而油性笔和口红的耐污渍效果较差(耐污渍效果1~10,10好,下同)。当PVC为某值时,基料刚好填满颜填料无规则堆积所形成的空隙时,这时的PVC值被称为临界颜料体积浓度CPVC。高PVC时污渍易清洁是因为涂膜被擦掉了。可以看出,综合成本考虑,当配方的PVC达到35%~40%时,涂膜物化性能好、耐污渍效果达到佳。
2.2 乳液种类的选择
目前市场低气味乳胶漆常用乳液有乙烯-醋酸乙烯VAE乳液、核壳结构苯丙乳液。VAE乳液可以看作是聚醋酸乙烯的内增塑产品,由于它在聚醋酸乙烯分子中引入了乙烯分子链,使乙酰基产生不连续性,增加了高分子链的旋转自由度,空间阻碍小,高分子主链变得柔软,并且不会发生增塑剂的迁移,保证了产品的永久性柔软。而另一方面VAE乳液的低成膜温度一般低于5 ℃,因此虽然成膜性较好,无需加成膜剂,但成膜后较柔软,污渍很容易渗入涂膜,比较难以清除。核壳结构乳液聚合物属于异种分子复合乳液,是由于不同性质的两种或多种单体在一定条件下按阶段聚合(即种子聚合或多阶段聚合),使乳液颗粒内部的内侧和外侧分别富集不同种成分,通过核壳的不同组合,得到一系列不同形态的非均相粒子,从而赋予核壳乳液不同的功能,得到一般无规共聚物、机械共混物难以得到的优异性能。可能由于试验所图2 遮盖聚合物的不同添加量对耐污渍的影响选择的核壳结构乳液中一些功能性单体与污渍相亲近,耐污渍效果不好。为了平衡性能,本试验还特别地通过拼用不同功能乳液达到优异的耐污效果,本试验采用比较难擦拭的油性笔为污染源,通过蘸0.5%洗洁精水溶液的纱布擦去污染物不留痕迹次数来判断耐污能力好坏,结果见表4。

由表4可以看出,单独选择用低气味苯丙的抗污效果并不明显,加入一部分氟碳乳液之后,由于氟碳乳液的憎油性,对抗污效果的提高明显,但是刺激性气味较大,不符合儿童用涂料的要求。选用低气味苯丙与功能性丙烯酸乳液配合,抗污效果好,而且气味也非常小,而且不含APEO。
2.3 遮盖聚合物的影响(见图2)

遮盖聚合物具有普通无机填料优异的3个性能特点:
(1)中空玻璃珠球形结构,耐污渍效果好。
(2)粒径微细且均匀,可以提高钛白粉的效率,从而取代部分钛白粉,减少配方成本。
(3)与聚合物粘结剂亲和力强,粘结剂需求量低。
由图2可以看出,随着遮盖聚合物的添加量的增加,耐污渍效果越来越好。遮盖聚合物帮助涂膜更加致密。当添加量超过6%时,耐污渍效果上升的趋势并不明显,遮盖聚合物添加量过多,使涂膜掉粉的可能性增加,所以遮盖聚合物添加量选择在6%比较好。
2.4 填料种类的选择
2.4.1 硅酸铝在涂料中的作用
(1)超细硅酸铝代替部分钛白粉,其干膜遮盖力不会改变,并能提高其白度。若钛白粉的用量不变,其干膜遮盖力明显提高,白度大幅度提高。
(2)超细硅酸铝pH值范围为9.7~10.8,其具有pH值的缓冲作用。尤其是在醋酸乙烯乳胶漆贮存过程中可以防止因醋酸乙烯水解而使pH值下降的现象,增加了乳胶漆的贮存稳定性,同时避免了金属容器内壁遭受腐蚀。
(3)硅酸铝的超细、网络结构使乳胶漆体系稍增稠,具有很好的悬浮性,并防止固体分的沉底及表面分水现象的出现。
(4)超细硅酸铝使乳胶涂膜有很好的耐擦洗性、耐候性,另外能缩短表干时间。
(5)超细硅酸铝有消光作用,所以在半光、哑光涂料中可以作为一种经济的消光剂,在有光涂料中不宜使用。
2.4.2 硅藻土在涂料中的作用
硅藻土作为填料,具有孔隙度大、吸收性强、化学性质稳定、耐磨、耐热等特点、能为涂料提供优异的表面性能,并能增容、增稠以及提高附着力。由于它具有较大的孔体积,能使涂膜缩短干燥时间,还可以减少乳液的用量,降低成本。还能均衡地控制涂膜表面光泽,增加涂膜的耐磨性和抗划痕性、去湿、除臭,而且具有能净化空气、隔音、防水和隔热、通透性好的特点。
2.4.3 滑石粉在涂料中的作用
由于滑石粉具有润滑性、抗黏、助流、耐火性、抗酸性、绝缘性、熔点高、化学性不活泼、手感良好、柔软、光泽好、吸附力强等优良的物理化学性能,在涂料中的使用可起到骨架作用,降低制造成本同时提高涂料的涂膜硬度。滑石粉的片状结构使涂膜具有较高程度的耐水性及污渍的不渗性。不同种类填料的不同添加量对耐污渍效果的影响见图3。从图3可以看出,滑石粉、硅藻土、硅酸铝对耐污渍效果的提升有明显帮助,但是由于硅藻土和硅酸铝的添加量过多会对乳胶漆的黏度产生较大影响。由于滑石粉的特殊片状结果使污渍难以渗入,污渍停留在表面,耐污渍效果明显。

2.5 助剂的选择和影响
水性涂料疏水剂为微乳液非离子型,抗酸、抗碱、耐硬水、水溶性强、乳液稳定、任意比例水稀释不分层、不破乳、不结块、保质期长、固含量高、分散性好。与水性涂料相互配合,可起到涂膜的抗划伤性能,表面疏水(即荷叶疏水)性能及抗黏、防污性能,使涂膜更加爽滑。试验中选择2家公司提供的样品(样品1为国内产品,样品2为进口产品)。不同厂家疏水剂的不同添加量对耐污渍的影响见图4。

从图4可以看出,疏水剂的加入并不能使涂膜的抗污效果明显提升,随着疏水剂添加量的增加,反而让涂膜变得硬而脆,在试验中反复多擦拭几次,很容易整块脱落。
3 结语
(1)儿童房涂料的PVC设计在35%~40%时,耐污渍效果达到佳。
(2)乳液的选择决定了涂膜的大部分性能与效果,选用低气味苯丙乳液与功能性丙烯酸乳液制漆,能在耐污渍方面提供较大的帮助。
(3)本试验过程中,添加疏水剂不能得到满意的耐污渍效果,反而使涂膜变得硬而脆,涂膜在反复擦拭后很容易整块脱落。
本文产品配方的PVC通过精心选择,选用含硅的带有荷叶效果的低气味苯丙乳液与功能性丙烯酸乳液制漆,加入一定比例的遮盖聚合物和颜填料,使涂膜的荷叶现象明显,抗污效果明显,VOC趋于零,能在安全和耐污渍两方面很好满足儿童房墙面用涂料要求。
 









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