
日期:2022-04-15
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核心提示:0 前 言水性多彩涂料是一种花纹清新、色彩典雅、形态逼真、浑然天成的仿天然花岗岩涂料,涂层具有柔韧薄型、绿色环保、黏结强度
0 前 言
水性多彩涂料是一种花纹清新、色彩典雅、形态逼真、浑然天成的仿天然花岗岩涂料,涂层具有柔韧薄型、绿色环保、黏结强度高、断裂延伸率大、装饰效果优异、耐水、耐碱、耐沾污、耐老化等特点,成为外墙外保温系统饰面涂层的新宠。
水性多彩涂料是一种水包水型(W/W)多相悬浮体,它是在彩色基础乳胶漆(分散相)加入水性凝胶液中(连续相)的瞬间,在基础漆液滴的表面产生凝胶化,形成一层不溶于水的柔性膜,成为互相隔离的彩粒悬浮体,几种彩色粒子悬浮体加入水性弹性清漆中低速混合均匀,便成为水性多彩涂料。由于其涉及色浆、乳胶漆、凝胶液、彩粒悬浮体、弹性清漆、多彩涂料合成等多道生产配方和生产工艺,涉及溶胶、凝胶、悬浮、触变、稳定等多领域理论,因此制备难度较大,每个环节的控制要求比较严格,否则多彩涂料在生产、贮存、施工过程中极易出现弊病,如:彩粒渗色、混色;彩粒易破碎;贮存期增稠;彩粒沉降、聚结;喷涂效果不佳等。解决上述问题须采用系统性、综合性解决方案,按照色浆是前提、色漆是基础、凝胶是关键、工艺是条件、施工是保证的宗旨,层层把关、科学选材、精细加工、综合治理。
1 凝胶体系的选择及工艺流程
目前,制备水性多彩涂料采用的凝胶分散体系主要有以下几种:(1)聚乙烯醇、淀粉、半乳甘露聚糖/硼酸盐体系;(2)纤维素醚/特制硅酸镁/锂盐分散体系;(3)纤维素醚/无机盐体系;(4)阳离子乳胶漆/阴离子分散体系或阴离子乳胶漆/阳离子分散体系。如果将(1)和(2)两种凝胶分散体系复合使用,其效果会更好。水性多彩涂料的制备工艺流程图,见图1。
2 色浆是前提
水性多彩涂料用色浆是制备基础色漆的专用色浆,与一般商品水性色浆有所不同,其配方中原料的选择及组成,不但必须适用于水性多彩涂料采用的离子型凝胶体系,而且也要对彩粒的抗渗色性、柔性、稳定性有突出贡献,同时还要对涂料体系的贮存稳定性和施工性有所帮助。以有机颜料色浆为例,分析其原料组成及其作用。水性多彩涂料有机颜料色浆参考配方见表1。
在水性多彩涂料专用色浆配方中,选用H3275为主、H1080为辅的阴非离子复合分散剂,可提高有机颜料的分散性,在机械高剪切作用下,复合分散剂吸附在颜料粒子表面,产生电荷相斥和空间位阻相斥作用,避免颜料粒子聚集,增强其分散稳定性。H3204阴离子保护分散剂的选用,是为了对彩粒进行适度保护,防止彩粒表面由于过度凝胶而变硬,保持彩粒的柔软稳定性。色浆中加入了适量无遮盖性填料和乳液,一是为了提高色浆的固含量;二是为了提高颜料的分散性、稳定性;三是为了提高彩粒的强度,增强其抗渗色性,降低粒子的破碎率;四是为了提高色浆在基础漆中的相容性、易混性。色浆配方中选用了适量DSX3290,这是一种强假塑性缔合型聚氨酯增稠剂,对色浆具有增稠、假塑、憎水、保护稳定作用。与一般商品水性色浆相比,该色浆显然增加了保护
彩粒稳定性的多种功能。
3 色漆是基础
多彩涂料的彩粒是在基础色漆加入凝胶溶液的瞬间漆滴表面产生凝胶包覆形成的。因此,基础色漆的原料组成及其性能优劣,在一定程度上决定着彩粒的质量,并左右着涂层仿花岗岩的仿真效果。基础漆可分有填料型和无填料型两种,有填料型基础漆凝胶后形成的彩粒强度大、硬度较高,喷涂后涂层的彩点花纹凹凸感强,无填料型基础漆凝胶后形成的彩粒较柔软,彩点流平性好,喷涂后涂层花纹平整光滑。基础色漆的参考配方,见表2。
在基础色漆配方中,原料的选择及其搭配是决定彩粒质量好坏的关键因素之一,而决定一个优秀基础漆配方的重要因素是:(1)乳液的种类及其用量,一般应选择耐候性好的苯丙、纯丙、硅丙乳液,用量一般在40%~60%范围内;(2)增稠保护体系的科学搭配,此为关键因素,当以重点讨论。
常用增稠剂种类及其特性:(1)纤维素醚类(HEC、HMC、MC、EHEC),在乳胶漆中用得较多的是羟乙基纤维素(HEC),其增稠机理是由于氢键作用使其有很高的水合能力,吸水后体积大幅度膨胀而产生增稠效果,有一定触变性,但耐水性、流平性、调色性、防霉性差,是一种低剪切黏度增稠剂;(2)碱溶胀增稠剂(SN636、TT935、R-28、TR-117、D85、HV30、VX730、53L等),属于疏水性聚丙烯酸盐碱溶胀增稠剂,其增稠机理是在碱性体系中发生中和反应,羟基在静电排斥作用下使聚合物链伸展开,聚合物链与颜料粒子和乳胶粒子搭接成三维网络结构,从而使体系增稠,其特点是增稠率高、有适度流平性、耐水性较好,大多品种有一定触变性,属于低剪切黏度增稠剂;(3)聚氨酯类增稠剂,属于缔合型增稠剂,增稠效果高、流平性好、调色性优、耐水性好。分中剪、高剪切黏度两种增稠剂,主要品种有SN612;DSX1550;RM-8W、RM-1020PR;PU85;PU40;WT-106等;(4)无机矿物类增稠剂:以蒙脱石为主要成分的钠基膨润土,离子型膨润土硅酸镁/锂盐;凹凸棒土及气相SiO2。在基础色漆配方中主要选择前者。钠基膨润土可吸附8~15倍于自身体积的水量,体积膨胀高达30倍并分散成胶凝状,可保持长期悬浮状态,具
有一定的黏滞性、可塑性、触变性、润滑性和黏结性。
从上述分析中可以看出,任何一类增稠剂都各有优点和缺陷,因此在基础色漆中,如果只采用一类增稠剂很难满足彩粒成形及稳定要求,通常在基础色漆中需要采用2~3类不同特性的增稠剂合理搭配。大量试验结果证明,无填料型基础色漆的增稠剂由m(HEC)∶m(TT935)∶m(钠基膨润土)=2∶0.9∶(7.5~10)搭配比较好;有填料型基础色漆的增稠剂由m(钠基膨润土)∶m(53L)∶m(TT935)=(10~15)∶3∶0.6搭配效果较优。
4 凝胶是关键
水性多彩涂料中的彩粒由基础色漆液滴表面通过凝胶包覆而成。彩粒的稳定性固然与基础色漆有关,但是彩粒的成形及其稳定性则是由凝胶剂及其浓度决定的。本文探讨的是阴离子凝胶体系,自然以蒙脱石为主要成分的膨润土成为凝胶剂,其主要品种有Laporie公司的Bentoite WH;范德比尔公司的Veegum;洛克伍德公司的Lapo
nite RD;浙江省粘土矿公司的SM等。凝胶溶液的制备方法是将膨润土加入水中,搅拌分散均匀后静置24 h以上使用。当以m(基础色漆)∶m(凝胶溶液)=1∶1制备多彩涂料彩粒时,凝胶剂的浓度成为彩粒成形大小及其稳定性的决定因素。当凝胶剂浓度高时,则连续相的黏度大、触变性高,分散相(色漆)彩粒成形大,稳定性好;当凝胶剂浓度低时,则连续相黏度小、触变性低,分散相彩粒成形小,稳定性差;当凝胶液浓度在7%~9%范围内时,制备的彩粒大小适宜,每个独立粒子表面包覆着一薄层凝胶剂,成为互相隔离的柔滑粒子悬浮体,体系的适度触变性保证了多彩粒涂料在搅拌和喷涂过程中起到润滑作用而不破碎。彩粒的凝胶机理是:膨润土水分散液的凝胶化,是由粒子之间双电层相互交叠产生的远程排斥,硅酸镁盐在水中能够剥离分散成单层片层,由于片层表面带有负电荷,而边缘带有正电荷,分散液经过一段时间时效后,会产生凝胶,变为无色透明的凝胶液,当带有羟基增稠保护剂的基础色漆与凝胶溶液接触时,在色漆液滴的表面发生化学反应和物理吸附,使彩粒表面形成凝胶包覆。
5 工艺是条件
生产任何一种合格的涂料都必须有与之相适应的生产工艺做保障,水性多彩涂料的制备也不例外。从水性多彩涂料的制备工艺流程图中可知,其制备工艺分7个步骤,即:(1)色浆的制备;(2)基础漆的制备;(3)色漆的制备;(4)凝胶液的制备;(5)彩粒的制备;(6)基础清漆的制备;(7)多彩涂料的合成。其中步骤(1)、(2)、(3)、(4)、(6)的制备工艺条件是采用涂料生产通用设备、常规生产工艺的加工,而步骤(5)和(7)则必须采用低剪切、低转速叶桨式搅拌罐生产。
彩粒的制备方法:将凝胶溶液加入搅拌罐中,在低剪切、低速搅拌条件下,将基础色漆通过筛网孔流入凝胶液中,用筛网孔径控制彩粒大小,搅拌时间和搅拌速度也是影响彩粒大小的重要因素,搅拌时间长或搅拌速度快,都会使彩粒变小,凝胶液与色漆的质量比一般采用1∶1。水性多彩涂料的合成方法:将基础清漆加入搅拌罐中,在低剪切、低速搅拌下加入几种彩粒悬浮体,搅拌混合均匀即可,一般清漆与彩粒的质量比大致在2∶1~1∶1范围内。
综上所述可以看出,合理的生产工艺是制备合格多彩涂料的保障条件。
6 施工是保证
涂料只是一种装饰材料,只有当它通过施工形成涂层并且满足使用要求时,才能体现其商品价值。俗话常说“三分作七分油”,强调的就是涂料是基础、施工是关键这一道理。水性多彩涂料只有通过精细合理的施工,才能达到仿真花岗岩的逼真效果及使用要求。因此,施工方法是终实现多彩涂料使用价值的保证条件。水性多彩涂料的施工体系由柔性外墙腻子、封闭底漆、底涂色漆、多彩花纹涂层和罩面清漆构成。柔性抗裂腻子起基层找平、抗裂作用;封闭底漆起防止基层泛碱、避免涂层发花作用;底涂色漆是一种调色外墙乳胶漆,主要作用是遮盖基层着色,防止多彩花纹间隔处露底发花;多彩涂料是仿花岗岩花纹效果的主涂层;罩面清漆起到对多彩花纹涂层的保护作用。
水性多彩涂料的施工方法:
(1)基层必须干燥,含水率应小于10%,基层坚固,无浮灰、油污等。
(2)批刮2遍柔性外墙腻子,参考用量2 kg/m2,干燥后打磨平整。
(3)涂刷2道封闭底漆,参考用量0.2 kg/m2。
(4)涂刷1道底涂色漆,参考用量0.2~0.3 kg/m2。
(5)喷涂1遍多彩花纹涂料,参考用量0.4 kg/m2,采用交叉喷涂法,使用高流量低气压喷涂设备(HVLP)。
(6)辊涂或喷涂1道罩面清漆,参考用量0.2 kg/m2,要求涂刷均匀,否则在阳光照射下发花。
7 结 语
水性多彩涂料在生产、施工过程中经常出现渗色、混色、彩粒破碎、粒子沉淀聚结、涂料体系增稠、涂层花纹浑浊、仿花岗岩效果不理想等弊病。解决上述问题必须采用系统工程理论,既要突出重点环节改进,又要整体综合治理。除对多彩涂料制备过程中的色浆、基础漆、色漆、凝胶液、彩粒、基础清漆、合成等工序科学配制外,还应突显每道工序的内含重点意义:即色浆是前提,色漆是基础,凝胶是关键,工艺是条件,施工是保证。