乳胶漆生产工艺的控制及助剂的应用

刘会元(西安捷德贸易有限公司，710082)
牛广轶(西北大学化工学院，西安710069)

1.乳胶漆的生产工艺控制
    我国诸多厂家采用的乳胶漆生产工艺如下:将去离子水、分散剂和润湿剂低速搅拌均匀;加人颜料(主要是钛白粉及立德粉，而彩色颜料是以制成色浆的方式后调色)、填料和经乙基纤维素(HEC)水溶液进行高速分散，必要时进行研磨制成白浆;在低速搅拌下，把乳液慢慢地加到白浆中或将白浆加到乳液中，搅拌均匀即得初成品;用增稠剂调整初成品涂料的粘度，用色浆调配初成品涂料的颜色，再加消泡剂等助剂，即得乳胶漆成品。
1. 1影响乳胶漆生产工艺的因素
    在乳胶漆生产过程中，颜填料的分散有润湿、分散、稳定3个过程。为了使颜填料得到良好的分散，并保持稳定的分散状态，有2点非常重要:一是根据颜填料的特性选择合适的润湿分散剂;二是采用有效分散、研磨设备对颜填料进行分散。常用的分散设备是高速分散机，高速分散机仍无法解聚的颜料凝聚体还要进行研磨，对难以分散的初级粒子聚集体施加高剪切力，使之分开。润湿剂的作用是降低分散体系的表面张力，使颜填料表面易于被连续相亲合，促使颜填料凝聚颗粒分离。分散剂的作用是将分散剂吸附于颜填料表面，通过双电层/屏蔽作用，使其分离并保持不重新凝聚。一个理想的分散剂应有足够的润湿性，这样不需要辅助润湿剂。分散剂可以使颜填料的二次颗粒分散成初级颗粒，并使其保持稳定。
    要取得良好的分散效果，羟乙基纤维素(HEC)与浆料用水的比例很重要。HEC太多，不易搅动;HEC太少，则对物料剪切不够，不易分散。其比例取决于HEC的粘度，以及配方中颜填料的种类和用量等。经验表明，一般100份水中加人低-中枯度HEC约4份，中粘度HEC约3份，高粘度HEC约2-3份。为使.HEC在水中充分润湿分散，应在中高速搅拌下将HEC慢慢加到水中，静置，然后再加人其他组分。过早地加入碱性较大的其他助剂(包括丙烯酸酯分散剂)会造成HEC的过早膨胀而引起结块、漆膜发脆和体系粘度降低。润湿剂、分散剂、部分消泡剂以及二醇(乙二醇、丙二醇)应在HEC充分溶解之后加人，再在低速(约300 r/min )搅拌下，加人颜填料，加料顺序为:先加人难分散的颜料，然后加人填料，加料完毕后冉提高搅拌速度。为了提高分散效果，也可采用适当偏心分散，以消除死角。一般高速分散的时间约20一30 min即可。经高速分散后，如果还达不到细度要求(一般为30 um以下)，再经研磨机进行研磨(常用砂磨机)。用砂磨机研磨时，物料的粘度不能太高。目前，乳胶漆采用超细颜填料，这样就有可能仅在高速分散后就达到细度要求。
1.2乳胶漆的配制
目前，有许多厂家配制乳胶漆时，是把乳液加到分散好的浆料中，这样很容易破坏乳液的稳定性，使乳液粒子凝聚。正确的方法是将分散好的浆料分批逐步地加到乳液中，混合时的搅拌速度一般控制在30一200 r/min，搅拌叶轮不宜用圆盘锯齿状，而应该用锚式或叶桨式，其目的是使物料在低速搅拌混合中能全部翻动而无死角。
    这里需要说明的是应把分散好的浆料分批逐步加到乳液中，而不是把乳液加到浆料中，其原因是浆料中含有许多助剂，特别是成膜助剂，它对乳液有较大的凝聚性，把浆料分批逐步加到乳液中搅拌混合，可避免乳液粒子与高浓度的成膜助剂接触，尽量防止损害乳液的化学稳定性，对防止乳液凝聚、破乳是相对安全的。

2乳胶漆用助剂的选择及应用
    乳胶漆用的助剂一般分为4类:分散颜填料的分散剂和润湿剂;保护涂料和漆膜的防腐剂和防霉剂;调整涂料粘度的增稠剂;防止生产和施工时产生泡沫的消泡剂。另外，还有降低成膜温度的成膜助剂等。
2.1成膜助剂的选择
    成膜助剂促进乳液粒子的塑性流动和弹性变形，改善其聚结性能，使涂料在更宽的范围内成膜。它是一种易挥发的暂时增塑剂，不会影响终漆膜的性能。成膜助剂的选择应遵循以下几点:，应能明显地降低聚合物乳液的玻璃化温度，并与聚合物的相容性好，有助于光泽的提高。第二，应具有中至高沸点，以及一定的挥发速度，其挥发速度至少应低于水，这样在成膜前能保留在乳胶漆中，在成膜后逐渐挥发掉。第三，应微溶于水或具有一定的水溶性，易为乳液粒子所吸附并能很好的聚结。由于聚合物的种类不同，首先要考虑成膜助剂对乳液的适用性。许多乳液生产厂都有与其相配套的成膜助剂，如果生产厂没有配套助剂，则必须通过试验来确定相应的助剂品种。在实际应用中，往往两种或多种成膜助剂拼用。
    Texanol是美国Eastman公司的一种成膜助剂，具有高效、多功能、低冻结点的特点，只用一种即能满足使用多种成膜助剂的需求。
    成膜助剂对乳液具有较大的凝聚性，因此添加时应避免加人高浓度的成膜助剂，好是在涂料生产的适当阶段加人，这样就不会损害乳液的稳定性，成膜助剂有直接加人、预混合加人和预乳化加人3种方式。直接加人:在涂料的生产过程中直接将成膜助剂加到涂料中。可以在加入乳液前直接加到颜填料混合物中，好是在涂料研磨前加人，使之能很好的分散乳化;也可以在乳液加到涂料后加人，但必须以很慢的速度并在搅拌状态下加人。预混合加人:对直接加入成膜助剂会使乳液破坏的情况，可以将其先与表面活性剂类助剂和丙二醇预先混合后加人。预乳化加人:这种方式主要是对颜料体积浓度很低的有光乳胶漆而言。在这种情况下，可在成膜助剂加人前对其进行预乳化，将其与水、增稠剂和分散剂一起乳化，然后再加人。成膜助剂不溶于水，必须稀释后加人，好在研磨阶段加人，否则会产生乳液破乳及聚结等弊病。