目前,国内乳胶漆存在的主要问题是开罐稳定性能较差,即存在产品的浮水和聚集沉降问题。这是因为随着粉体粒径的减小,团聚力迅速增大,极易产生聚集而形成沉降。研究表明,这种聚集现象是自发进行的,且不因重力而分离,促使粒子发生团聚的动力主要是粒子间的范德华力[1]。因此解决团聚的主要方法是减小粒子间的范德华力。产品的浮水现象是由于体系的稳定性遭到破坏而形成的,因为在乳胶漆体系中增稠剂大分子能够产生静电斥力作用和水化作用,通过在乳胶颗粒与颜填料颗粒之间架桥联络形成网状结构,同时在水相中产生分子的缠绕,包笼大量的水分子,将其均匀分散在网络间隙中,形成一个相对稳定的流动体系。一旦体系的稳定性因素之一遭到破坏,水就容易从网络包笼中渗出形成浮水,因此解决乳胶漆的浮水问题也是从其稳定性入手。
1 实验部分
1.1 试验材料
乳液PD- 9B,山东省青州市宝达化工厂产;分散剂SN-5040、消泡剂122,深圳海川化工公司等产;增稠剂TT- 935、RM- 8W,流变剂RM- 2020,山东省青州市宝达化工厂产;颜、填料,济南月华科技开发有限公司产。
1.2 乳胶漆的制备流程
将适量的水和分散剂、消泡剂、成膜助剂等依次加入不锈钢反应器中,低速搅拌均匀后,缓缓加入填料,再高速搅拌30min 使之充分分散,制成分散液。然后在中速搅拌下,加入一定量的乳液,低速搅拌均匀后,用中和剂AMP- 95 调节pH 值为8~8.5。后用增稠剂、流平剂增稠调整乳胶漆的黏度和流变性,用涂- 4 黏度计测定黏度,搅拌均匀并陈化一定时间,用200 目的丝网过滤后罐装密封保存[2]。乳胶漆的基础配方根据实际产品质量需要可调整,如表1 所示。
1.3 开罐性测试分析
取乳胶漆或分散液100 ml 放入100 ml 的量筒中,测定分层后的透明水层厚度,用水层厚度为5 mm 时的时间标定为浮水稳定时间,进而确定其浮水程度,稳定时间越长,浮水程度越小;或者测试沉降后下层累积层厚度,用累积层厚度为5mm 时的时间作为沉降稳定时间,进而确定其沉降程度,稳定时间越长,沉降程度越小。
2 结果与讨论
2.1 分散剂对乳胶漆开罐稳定性的影响
研究乳胶漆的开罐稳定性,可从其颜填料分散液的稳定性着手,分散剂对乳胶漆分散体系的稳定性有很大的影响,实验通过采用不同的分散剂,研究分散剂对颜填料[m(钛白粉)∶m(轻钙)∶m(硅灰石)=1∶1∶1,下同]分散体系稳定性的影响。
2.1.1 分散剂种类对粉体分散体系稳定性的影响
分别选用聚丙烯酸的钠盐体系(样品1)、聚丙烯酸的钾盐体系(样品2)、聚丙烯酸盐与多聚磷酸盐混合体系(样品3)和多聚磷酸盐体系(样品4)为分散剂,测试粉体分散体系的浮水稳定时间。试验配比为:颜填料25%、分散剂0.6%、消泡剂0.1%,pH 值为8,测试结果见图1。
图1 分散剂种类对分散体系稳定性的影响
由图1 可见,聚丙烯酸盐与多聚磷酸盐混合分散体系的稳定时间接近50 h,而多聚磷酸盐体系的稳定时间不足10 h,聚丙烯酸钾盐体系和聚丙烯酸钠盐体系都在20 h 左右,所以以下实验都采用聚丙烯酸盐与多聚磷酸盐混合分散体系。
2.1.2 分散剂用量对乳胶漆稳定性的影响
分散剂用量过少会产生分散不均匀的现象,造成颜填料因极易团聚而产生聚集沉降;反之,分散剂用量过大,又会因为分散剂高分子的桥联作用而引起颗粒的絮凝,降低体系的稳定性,因此控制分散剂的用量范围使胶体表面产生饱和吸附而不产生絮凝是关键[3- 4]。实验测试了聚丙烯酸盐与多聚磷酸盐混合分散剂用量对乳胶漆稳定性的影响,试验配比为:颜填料35%、乳液25%、增稠剂0.7%,消泡剂0.3%,pH 值为8。试验结果见图2。
图2 分散剂用量对乳胶漆稳定性的影响
由图2 可见,分散剂的用量范围应控制在0.5%~0.9%为佳,这可能与分散剂的CMC 和粉料等多种因素有关。
2.2 增稠剂对乳胶漆开罐稳定性的影响