0 引言
颜料体积浓度( PVC) 是指涂料中颜料和填料的体积与配方中所有非挥发分( 包括合成树脂乳液中的固体组分、颜料和填料等) 的总体积之比, 即: PVC= 颜料和填料的体积/ ( 颜料和填料的体积+ 固体基料的体积) 100% 。临界颜料体积浓度( CPVC) 是指当PVC 超过某一数值时, 涂料的许多性能发生突变( 一般是突然变差) 时所对应的PVC, CPVC 是乳胶漆的一个重要性能参数。在PVC 低于CPVC 时, 涂膜中的基料能够充分地湿润和包覆颜料颗粒。这时, 颜料分散在基料中处于不连续的分散状态; 达CPVC 时, 涂膜中恰好有足够的基料湿润质点; 而当PVC 高于CPVC 时, 基料无法湿润所有的颜料颗粒, 而只能使其松散地存在于涂膜中, 这样颜料颗粒之间就存在空隙, 从而使涂膜的质量变差。高PVC 内墙乳胶漆也称经济型乳胶漆, 是我国内墙乳胶漆的主要品种, 在各种乳胶漆品种中其用量大。由于要求这类乳胶漆的成本较低, 因而如何在保持较低成本下使其具有所要求的性能或者使之保持尽可能好的性能, 具有很重要的实际意义。本文主要阐述如何提高乳胶漆的耐冻融性、对比率( 遮盖率) 、健康安全性、储存稳定性和涂膜的耐洗刷性、耐沾污性等。

1 高PVC内墙乳胶漆性能的提高
1. 1 耐冻融性
耐冻融性不良的乳胶漆, 在受冻融损害后, 其性能将会受到影响, 严重时甚至使产品失去使用价值。为了保证乳胶漆的耐冻融性, 在配方中都使用冻融稳定剂( 例如乙二醇或丙二醇) 。但是, 使用冻融稳定剂也有一些副作用, 例如成本提高,涂料的VOC 含量增大, 涂膜的耐水性受到影响等。因而, 冻融稳定剂的用量不宜过大。这样, 就要求在使用冻融稳定剂的同时, 采取其它一些辅助措施来提高乳胶漆的冻融稳定性。例如, 选用玻璃化温度低、冻融稳定性好的乳液, 可以在配方相同的情况下提高乳胶漆的冻融稳定性; 再如, 使用超细填料, 并辅以分散剂的正确使用, 就可以通过得到高度均匀的分散体系而对聚合物粒子产生间隔作用, 阻止冰冻时乳液粒子的凝聚。此外, 在涂料配方中使用诸如聚乙烯醇类或羟乙基纤维素类的水溶性胶体增稠剂, 能对聚合物粒子起到保护胶体的作用, 也可以使乳胶漆的冻融稳定性提高。在这些方法中, 使用玻璃化温度低、冻融稳定性好的乳液效果好。因为高PVC 内墙乳胶漆因高温回粘造成的沾污问题并不突出,且低玻璃化温度的乳液还可以减少成膜助剂的用量, 增加对颜、填料的黏结力等。此外, 还能够克服成膜助剂含量高时会加速乳胶漆冻结时冰晶对聚合物粒子的压缩过程, 进而使涂料融化后变成凝胶状态的问题。如果材料来源允许, 好使用丙烯酸或甲基丙烯酸含量高的丙烯酸酯类共聚乳液[1 ]。
1. 2 容器中状态( " 开罐"效果)
容器中状态是指乳胶漆经贮存后, 打开容器盖的原装涂料所呈现的状态, 例如是否沉底、分层、胶凝、增稠、结块等, 也称为涂料的"开罐效果"。乳胶漆常见的容器中状态问题是分层( 也有称"分水"的) 和沉淀问题。下面从防止颜、填料沉降、沉淀的角度介绍保持涂料具有良好容器中状态的技术措施。液体涂料由于其中颜、填料的密度和液体分散介质( 水)的密度相差很大, 因而颜、填料颗粒受重力作用下沉是不可避免的。一般对于球型颗粒来说, 密度与液体介质密度的差越大, 半径越大, 沉降速度就越大; 液体的粘度越大, 沉降速度越小。虽然较细的颜、填料和粘度较大的基料都能降低沉降速度, 但并不能从根本上消除沉降现象, 因而还需要采取适当的措施防止涂料在贮存过程中出现沉淀。例如, 适当地使用润湿剂、分散剂以使颜、填料颗粒表面受到润湿而容易分散均匀,同时减少颗粒的凝结、聚集, 增大一次性粒子的含量, 从而因颜料颗粒中的粒径减小而降低沉降速度。而离子型分散剂( 例如阴离子型) 能使颗粒表面带电荷, 用颗粒间的静电斥力来克服范德华力而阻止颗粒的凝结、聚集, 使之成为稳定的分散悬浮体系。但是, 使用这种方法时应注意到分散剂的用量很重要, 必须处于有效浓度范围内才能具有稳定分散效果。这种有效浓度范围对于每一种分散剂或者特定的颜料体系是不同的。再例如, 适当地使用增稠剂以增大涂料体系的粘度降低沉降速度。增稠剂品种很多, 有些增稠剂除了增稠作用外还能保持分散、稳定作用( 例如一些离子型增稠剂) ; 有些增稠剂( 例如膨润土、高粘度的羟乙基纤维素等) 能够给涂料带来很强的触变作用; 有些增稠剂( 例如缔合型增稠剂) 既能够增加涂料的粘度, 又不影响涂料的流平性。因而, 近年来的发展趋势是将几种增稠剂适当地配合使用, 使其作用得到互相补充或增强, 以使涂料既具有好的容器中状态, 而又有好的流变性能。
另一方面, 现代粉体加工技术能够为涂料行业提供高细度的颜、填料, 例如细度高于1000 目的钛白粉、煅烧高岭土、碳酸钙和滑石粉等。使用超细填料, 一方面因为颗粒细微而显著降低了沉降速度, 另一方面因为颗粒小, 受到分散剂所引入的静电斥力相对变大, 甚至能够完全平衡重力作用, 从根本上解决沉降分层问题。
1. 3 对比率
对比率的实际意义是遮盖力, 这是涂料的一项很重要的性能指标。对于高PVC 内墙乳胶漆来说, 由于受成本的约束,配方中不可能( 也没有必要) 大量使用钛白粉等颜料。另一方面, 涂膜的反射率在PVC 超过CPVC 以后急剧增长。这是因为, 在达到CPVC 之前, 涂膜中的孔隙很少, 涂膜中只有颜料颗粒作为分散相存在, 基料作为连续相存在, 二者的界面对光的折射率很低, 起遮盖作用的只有颜料颗粒。而当PVC 超过CPVC 以后, 涂膜中除上述两相之外, 还有很多孔隙存在,孔隙与基料的界面对光的折射率也很大, 也对遮盖率产生贡献。二者作用叠加的结果, 使得涂膜的遮盖力在超过CPVC 以后随PVC 的增大而急剧增大。这说明对于高PVC 内墙乳胶漆, 提高其遮盖力的方法不必仅靠增大钛白粉等昂贵颜料的用量来达到, 通过其它一些措施也可以达到目的。提高涂料的研磨细度是增大涂料遮盖力的措施之一。在其它条件相同的情况下, 涂料的研磨细度越高, 涂膜中对光的独立散射点就越多, 遮盖力越好。使用润湿、分散剂也是提高涂料细度的有效措施。适当地将具有不同折光率的颜、填料配合使用, 使之能够有效地反射不同波长的光线, 也能明显地提高涂料的遮盖力。对于低PVC 涂料, 文献[2] 介绍可以适当地使用超细高岭土来提高涂料的遮盖力。认为高岭土的微细粒子填充于钛白粉的粒子之间, 能避免钛白粉粒子的絮凝, 从而也避免光絮凝的产生, 使钛白粉的遮盖作用得以充分发挥。但是由于钛白粉必须达到一定的用量且能够以单个颗粒状态存在于涂料中时, 该方法的原理才得以成立, 例如有的资料介绍当钛白粉的用量在5%~ 20%时, 高岭土才有佳的填充效果[3] ,因而这一方法并不适用于高PVC 内墙乳胶漆。
1. 4 健康安全性
高PVC 内墙乳胶漆可能对环境产生不良影响的因素有成膜助剂、氨水、乳液中的游离单体、某些含溶剂的助剂等,这些材料组分会增加涂料的VOC 含量。此外, 有些不满足环保或健康要求的防霉剂以及含重金属的颜料也是不良影响因素。显然, 使用满足要求的原材料是保证产品健康安全性的重要条件。此外, 使用玻璃化温度和游离单体含量低的乳液, 使用氢氧化钾[4] 或AMP- 95 超分散剂代替氨水以及避免使用含重金属的颜料也是提高健康安全性的有效方法。