乳胶涂料中填料粒径测定与分散剂的选择

隋振恩，张淑英，辛宪忠(天津市海滨涂料有限公司，300400)
张宝杰(天津市北辰区技术监督局，300400)

O 引言
乳胶涂料是由合成树脂乳液，粉体填料分散在水介质中而成的一个多相分散体系或叫乳胶分散体。这样一个热力学不稳定的复杂体系，首先要具有物化稳定性。从根本上说，就是要求乳胶分散体在制作工艺上，粉体填料粒径要细，分散剂、稳定剂对悬浮粒子要具有强力稳定阻聚能力。目前对于这两项基本要求，大多数中小型涂料厂还没有标定的方法可以进行评价控制，而只能依赖供货厂家提供的数据。我国20世纪80年代建筑涂料发展迅猛，产量与日俱增。这样一个庞大的产业，使用了大型的高速分散、砂磨、胶体磨等生产装置，实施的是典型的胶体分散制作工艺流程，但却未借鉴胶乳工业简便有效的生产过程控制方法。
笔者在20世纪50年代就改进了费古罗夫斯基提出的测定粒径的沉降法，并首先应用在胶乳工业薄膜制品的生产过程控制中。胶乳工业用的配合剂是我国早工业化制备的水性分散体，当时，就是利用这一简便的仪器作为生产过程中分散剂的选择、研磨分散过程中粒径控制的手段，延用至今。笔者从事建筑涂料生产多年，在进厂粉体填料粒径测定和分散剂、助剂等的选择上，均采用此沉降仪器作为生产过程控制手段并定为企标实施，适宜有效。

1 粉体物料粒径测定的一般方法
自然界存在的或经过人工粉碎研磨的任何固体粉料，其粒径组成是按麦克斯韦规律分布的，如图1所示。


也就是说，任何粉体物料其粒径由大到小、由粗到细分布在一个很宽的范围中，粗的和细的比例少，中等的居多。粒径的测定手段基本成熟，但取值方法却值得高榷。
常用的粒径测定方法有：直接观察法：电子显微镜法、能谱法；筛分法：电磁振动法、声波振动法；沉降法：重力沉降法、离心沉降法(光透过式和x射线透过式)；激光法：激光衍射粒径仪、光子相干粒径仪；小孔透过法：库尔特粒径仪；液体透过法：气体透过粒径仪；吸附法：BET吸附仪。在涂料工业粉体填料应用上，以激光法和沉降法应用较多，下面着重介绍沉降法。

2重力沉降法
2．1 原理
粉体粒子形体有多种，按史笃克(stocks)原理，可粗略地视为球形，在重力作用下半径为r的球形粒子，以速度v在黏度为n的介质中运动时，v的表示如式1。

式中：D一粒子密度；d-介质密度；g_重力加速度。

式4即为粒子半径，可为沉降时间t的函数；每一种粉体物料或悬浮体中，皆由大小不等的粒子以不等量同时存在而呈多相分散的。在沉降分析中，由式4便可以标出一系列的时间中下沉粒子的大小。
2．2设备
设备如图2所示，设备的横梁是由石英丝或玻璃丝构成，长约20～50 cm，粗端直径0．4～0．6 cm，距末端4～6 cm直径约0．2～0．3 mm处弯一小弧(原设计末端为一小钩，作者的经验是改成一小弧而延长其末端作指针用)。