第四章涂料的生产.doc

第四章 涂料的生产41概 述411涂料的概念最早的涂料都是用植物油和天然树脂加工而成，所以通常叫做油漆。随着工业技术的发展，涂料的品种日益增多，质量和性能不断提高。许多新型涂料已不再含有天然油脂成分，所以油漆这个名字就显得不够确切了。现在把用于涂饰物体表面而能结成坚韧保护膜的各种材料统称为涂料。412涂料的作用4121 保护作用我们日常所接触到的各种工业设备、日常用品在空气中容易受到阳光、水、微生物等的作用，遭到侵蚀而逐渐变质毁坏。若在这些物体表面涂上涂料，形成一层保护膜，牢固地附在物体表面，从而隔绝了物体与外界的直接接触，这样就可防止侵蚀而延长寿命。4122 装饰作用涂料的装饰作用也是极其明显的。房屋、家具、日常用品涂上涂料使人感到美观舒适、焕然一新，另外由于涂料可有多种颜色，且面膜坚韧平滑光亮，所以物体涂上涂料可使物体色泽鲜艳美观且多样化，同时还可方便清洗、保持清洁。4123 色彩标志目前，应用涂料作标志的色彩在国际上已逐渐形成标准化。各种化学品、危险品的容器可利用涂料的颜色为标志。各种管道，机械设备也可以用各种颜色的涂料作为标志。道路划分、交通运输等也需要使用不同色彩的涂料表示警告、危险、停止、前进等信号。4124特殊作用涂料除具上述作用外，还有些特殊的作用。如船底用的压电涂料。船底涂上这种涂料后，一旦海洋中的微生物附着时，则可放电，驱除微生物远离船底，这样就防止了微生物影响船速及对船底的腐蚀。再如，电子工业中用的绝缘涂料、导电涂料、潮湿环境中使用的防霉涂料；通讯用的吸收雷达波涂料；医院用的杀菌涂料等等。413涂料的组成虽然涂料种类繁多，作用各异，但它们的组成成分按其功能可以归纳成四大类：成膜物质，颜料，溶剂和助剂。4131 成膜物质涂料成膜物质具有能粘附于物面形成膜的能力。因而它是涂料的基础，通常叫基料或漆料。成膜物质主要有：油脂、天然树脂、天然高分子化合物加工产品及合成树脂等。4132 颜料 颜料是赋予涂料多种鲜艳颜色、使其具有许多特性的物质。常见有：白色颜料、黑色颜料、彩色颜料、金属颜料、体质颜料、防锈颜料等。4133 溶剂涂料溶剂根据其作用可以分成三类：i)真溶剂：真溶剂具有溶解此类涂料所用成膜物质的能力。各种不同的成膜物质都有它固定的真溶剂。ii)助溶剂：也叫潜溶剂。此种物质本身不能溶解所用的成膜物质，但与真溶剂混合使用，具有较好的溶解能力。iii)稀释剂：稀释剂不能溶解成膜物质，也无助溶作用。但可和真溶剂、助溶剂混合作用，起稀释作用。因通常价格低，故可降低成本。4134 助剂常用的助剂按功效可分为：催干剂、增塑剂、润湿剂、防沉淀剂、稳定剂、固化剂、乳化剂、引发剂、防霉剂等。414涂料的分类和命名4141涂料的分类方法i)按涂料的用途分建筑涂料、汽车漆、船舶漆、防锈漆、绝缘漆、木器漆等。ii)按施工方法分刷用漆、喷漆、烘漆、电泳漆、浸渍漆等。iii)按涂层的作用底漆、腻子、面漆、防火漆、防锈漆、耐高温漆等。iv)按成膜物质分油基漆、硝基漆、醇酸树脂漆、丙烯酸树脂漆、环氧树脂漆、聚氨酯漆v)按介质情况分溶剂型涂料、乳胶涂料、粉末涂料等。见表41。表41 涂料分类表序号代号(汉语拼音)成膜物质类别主要成膜物质123456789101112131415161718YTFLCAQMGXBZHSWJE油性漆类天然树脂漆类酚醛树脂漆类沥青漆类醇酸树脂漆类氨基树脂漆类硝基漆类纤维素漆类过氯乙烯漆类乙烯漆类丙烯酸漆类聚酯漆类环氧树脂漆类聚氨酯漆类元素有机漆类橡胶漆类其他漆类辅助材料天然动植物油，精油(熟油)，合成油松香及其衍生物、虫胶、乳酪素、动物胶、大漆及其衍生物改性酚醛树脂、纯酚醛树脂、二甲苯树脂天然沥青、石油沥青、煤焦沥青、硬质酸沥青甘油醇酸树脂、季戊四醇醇酸树脂，其他改性醇酸树脂脲醛树脂、三聚氰胺甲醛树脂硝基纤维素、改性硝基纤维素乙基纤维、苄基纤维，羟甲基纤维，醋酸纤维，醋酸丁酯纤维等过氯乙烯树脂、改性过氯乙烯树脂 氯乙烯共聚、聚酯酸乙烯及共聚物，聚乙烯醇缩醛、含氟树脂等丙烯酸酯、丙烯酸共聚物及其改性树脂饱和聚酯、不饱和聚酯树脂环氧树脂、改性环氧树脂聚氨基甲酸酯有机硅、有机钛、有机铝等元素有机聚合物 天然橡胶及其衍生物、合成橡胶及其衍生物如无机高分子材料，聚酰亚胺树脂等稀释剂、防潮剂、催干剂、脱漆剂、固化剂4142涂料的命名中华人民共和国国家标准GB一27058t中，对涂料命名有如下原则规定： 命名原则 涂料全名=颜色或颜料名称+成膜物质名称+基本名称。如：红醇酸磁漆，白硝基磁漆。 涂料的型号 涂料的型号由三部分组成：第一部分是成膜物质代号，第二部分是基本名称代号，第三部分是序号。例如C042，C是成膜物质醇酸树脂的代号，04是磁漆代号，2是磁漆的品种序号。基本名称编号见表42。表42 基本名称编号表代号代表名称代号代表名称代号代表名称00010203040506070911121314151617181920清油清漆原漆调和漆磁漆粉末涂料底漆腻子大漆电泳漆乳胶漆其他水溶性漆透明漆斑纹漆锤纹漆皱纹漆裂纹漆晶纹漆铅笔漆22233031323334353637384041424344505152木器漆 罐头漆 （浸渍)绝缘漆 （覆盖)绝缘漆绝缘（磁、烘）漆粘合绝缘漆漆包线漆硅钢片漆电容器漆电阻漆、电位器漆半导体漆防污漆、防蛆漆水域漆甲板漆、甲板防滑漆船壳漆船底漆耐酸漆耐碱漆防腐漆 53545560616263646667808182838485869899防锈漆耐油漆耐水漆防火漆耐热漆变色漆涂布漆可剥漆感光涂料隔热涂料地板漆渔网漆锅炉漆烟卤漆黑板漆调色漆标志漆、路线漆胶液其他辅助材料型号辅助材料型号有两部分：第一部分是助剂种类代号；第二部分是序号；例如G-2，G为催干剂代号，2为序号。表43 辅助材料代号表序号 代号 名称12345XFGTH稀释剂防潮剂催干剂脱漆剂固化剂42涂料的基本原理421涂料的粘结力和内聚力 涂料的粘结力是指涂膜与基质问的粘合性能。一般来说，低极性，高内聚力的物质(例如聚乙烯)有很多的机械性能，但粘结力较差。这样的物质不能牢固地粘附在基质上，因而不能作为涂料。而内聚物质又常常难于溶解，有低度的内聚就有低度的薄膜强度及薄膜完整性。例如：高胶粘性的压敏粘合剂事实上可粘附于任何基质，但都不能给压敏塑料带提供任何保护作用。这样的粘附膜对磨擦没有任何的抵抗力，不具有硬度和张力强度，没有溶剂抵抗力和耐冲击力，而且对气体是可渗透的。这些性质是它的低内聚力所引起的。因此这样的低内聚力物质也不能作为涂料。由上可知，内聚力是向内的力，粘结力是向外的力，具有高度内向力的物质就不再有更多的粘结力。这个问题尽管十分简单，但却集中了涂料化学家的主要精力。另一个相关的问题是收缩，当涂膜时，溶剂和水分蒸发后，高分子薄膜必然收缩。当不饱和聚酯或环氧树脂涂料应用时要发生聚合即固化，它必然收缩，而产生张力，从而破坏了粘合，造成薄膜从基质上剥离。假使粘结力很强，它就可以和收缩张力平衡。颜料和其他填充剂，特别是无机化合物也有相同的作用，如果薄膜有一定的伸缩性，即内聚力较小，则收缩也小。如环氧树脂的粘接力较强，收缩很小，而不饱和聚酯的收缩则大。422涂料的固化机理 涂料的固化机理有三种类型：一是物理机理，其余二种是化学机理。现分述如下：4221 物理机理干燥只靠涂料中液体(溶剂)蒸发而得到硬涂膜的干燥过程叫物理机理干燥。高聚物在制成涂料时已具有较大的分子量，失去溶剂后就变硬而不粘，在干燥过程中，高聚物不发生化学反应。4222涂料与空气中的氧反应固化氧与干性植物油或其他不饱和的化合物交联固化，产生游离基引起聚合反应。水分也能和异氰酸酯发生缩聚反应，这种反应都得到交联的涂膜。所以在贮存期间，涂料缸必须密封良好，与空气隔绝。属于这个机理的涂料有油脂漆和醇酸树脂漆等。4223涂料组分间的反应使其交联固化涂料在贮存期问必须保持化学上稳定，固化反应必须在涂料施工以后发生。为达此目的，通常有两种方法：一是将相互发生反应的组分分开包装，使用时现配现用；二是采用选用在常温下互不反应，而只有在高温下或辐射时才发生反应的组分。不论采用哪种方法，这种交联型涂料的反应性组分一般是粘性的，分子量较小的聚合物或简单化合物，它们只有在施工后才能发生交联反应变为干硬的涂膜。属于这种机理的涂料有氨基树酯交联的热固性醇酸树酯，聚酯和丙烯酸涂料等。43醇酸树脂及醇酸树脂漆醇酸树脂是由多元醇、多元酸与脂肪酸制成的聚酯。自1927年发明醇酸树脂以来，在涂料工业发展的过程中，摆脱了以干性油和天然树脂制漆的传统方法。通过特定的化学反应，合成了结构较明确的新型制漆原料，推动了涂料工业向现代工业的发展。醇酸树脂性能优越，在于率、附着力、光泽、硬度、保光性、耐候性等方面都超过了以前所用的制漆原料，因此得到了迅速发展。目前醇酸树脂的品种很多，其产量在涂料用合成树脂中占有很大比重。431醇酸树脂的原料 合成醇酸树脂的原料是多元醇、多元酸和脂肪酸(油脂)。多元醇如乙二醇、新戊二醇、甘油、季戊四醇、三羟甲基丙烷等。多元酸如邻苯二甲酸酐、间苯二甲酸、对苯二甲酸、顺丁烯二酸酐、偏苯三甲酸酐等。脂肪酸一般来源于植物油，所以在生产上大多直接选用植物油，如桐油、亚麻油、梓油、豆油等。432醇酸树脂的分类4321 按性能特点分类i)干性油醇酸树脂：含有不饱和脂肪酸的成分，涂层在室温和氧的作用下能转化成干燥的涂膜。如亚麻油醇酸树脂，豆油醇酸树脂，梓油醇酸树脂等。 ii)不干性油醇酸树脂：所含脂肪酸基不能在空气中氧化聚合，因而不能干燥成膜，所以不能单独用作漆料，但可与其他成膜物质混合使用以改善涂膜物质的性能。如蓖麻油醇酸树脂，椰子油醇酸树脂等。 4322按油含量不同分类 醇酸树脂可按含油多少或含邻苯二甲酸酐的多少，而分为短、中、长、特长等四种，如表44所示。表44 醇酸树脂油度区分值 单位：油量苯二甲酸酐量短中长特长35454650607070353034 203020433醇酸树脂的常用品种涂料用合成树脂中，醇酸树脂的产量最大，品种最多，用处最广。约占世界涂料用合成树脂总量的15左右。我国醇酸树脂涂料产量占涂料总量的25。4331醇酸树脂清漆所谓清漆是指不含颜料，漆膜透明的一类品种。醇酸树脂清漆一般是由中或长油度的亚麻油醇酸树脂溶于适当的溶剂(如二甲苯)，加有催干剂(如金属钴、锌、钙、锰、铅的环烷酸盐)，经过滤净化而制得。醇酸树脂清漆干燥很快，漆膜光亮坚硬，耐候性、耐油性很好，但耐水性稍差，主要用作家具及色漆的罩光用。 4332醇酸树脂色漆 色漆与清漆的区别在于前者含有颜料。色漆根据其作用又可分为底漆和面漆。底漆直接施工在物体表面上，作为涂层的基础，既能坚牢地附着在物体表面，又能与其上面的涂层牢固地粘着，同时它还须有与其上的涂层相适应的性能。底漆又可分为头道底漆、腻子、二道底漆和防锈漆等。 头道底漆是直接接触物体表面的第一层涂料，它能为上面的涂层提供良好的附着基础。底漆漆膜一般要求细密坚牢。用于金属表面的还要求防锈，防锈是头道漆的一个类型。 腻子用来填补被施工物体的不平整的地方，如孔洞、缝隙等，以制成平整的表面提高装饰性。采用刮涂方法填补物体表面缺陷，它在干透之后，还要进行打磨平整，一般要求坚牢不裂，硬而易磨。头道腻子表面较粗糙，经打磨后往往出现细小针孔，用二道腻子以填补这些针孔，施工干透后还要打磨平整。面漆在整个涂层中发挥主要的装饰保护作用。色漆中的面漆品种主要是磁漆。它要求能遮盖物面，改变物体的颜色外观，因此要有较好的遮盖力，一般使用遮盖力较强的着色颜料。磁漆可以制成有光、半光、无光等品种，其中有光的品种最多。 434醇酸树脂合成工艺实例 醇酸树脂主要是通过脂肪酸、多元酸和多元醇之间的酯化反应制得的。根据使用原料的不同，醇酸树脂的合成可分为醇解法、酸解法和脂肪酸法三种，若从工艺过程上区分，则又可分为溶剂法和熔融法。 醇解法工艺简单，操作平稳易控越，原料对设备的腐蚀性小。生产成本也较低。溶剂法的主要优点是酯化反应温度低，周期短，所得树脂的色泽较浅，物料损失少，树脂率高，反应锅容易清洗等。因此在醇酸树脂的工业生产中，以醇解法和溶剂法为主。溶剂法生产醇酸树脂的工艺流程为：溶剂甘油油脂过滤甘油兑稀甘油酯化甘油醇解甘油油脂甘油甘油 苯酐二甲苯甘油检验甘油贮槽甘油醇解 酯化 兑稀 过滤 储槽 检验435醇酸树脂色漆配方举例4351醇酸树脂底漆a配方中油度亚桐油醇酸树脂氧化铁黄环烷酸钴2滑石粉二甲苯环烷酯钙244.260.31141氧化铁红中铬黄环烷酸锰2200#溶剂汽油环烷酸锌4环烷酸铅2140.5512b生产工艺将颜料、填料和一部分醇酸树脂混合，搅拌均匀，经磨漆机研磨至细度合格，再加入其余的醇酸树脂、溶剂和催干剂，充分调匀，过滤包装。c用途用于黑色金属打底防锈。4352醇酸树脂磁漆a配方原 料红白黑绿大红粉钛白粉群青炭黑中铬黄柠檬黄铁兰200#溶剂汽油二甲苯环烷酸钴(2)环烷酸锰(2)环烷酸铅(2)环烷酸锌(4)中油度亚麻油醇酸树脂75220.50.521183.525 0151.220.50.521165.853220.51.521186.7118120.50.521171b生产工艺将颜料和一部分醇酸树脂混合，搅拌均匀，经磨漆机研磨至细度合格，加入其余的醇酸树脂，溶剂和催干剂，充分调匀，过滤包装。c用途用于金属及木制品表面的保护及装饰性涂层。44乳液及乳胶涂料以合成树脂代替油脂，以水代替有机溶剂，这是涂料工业当前发展的方向。以聚合物的微粒(粒经在0.110 cm)分散在水中形成稳定乳状液者称为聚合物乳液简称乳液。乳液加入颜料和助剂，经研磨即成乳胶涂料。这种涂料具有可用水稀释，快干、不燃、低毒、施工和清洗方便、节能和漆膜性能好等优点。早先的乳胶涂料只限在建筑工程中作为内外墙涂料使用，现已广泛用于建筑物内外装修，工业维护用漆以及纤维处理、造纸、皮革涂饰等多种领域。随着石油化工的发展，以及环保法规的不断完善和强化，乳胶涂料必将发挥日益重要的作用。441乳液聚合4411 基本组分(1)单体在乳胶涂料所用的合成乳液中最主要的是醋酸乙烯系统和丙烯酸酯系统，此外还有氯乙烯系统。而且广泛使用共聚以调整乳胶涂料的各种性能。常用的共聚单体有苯乙烯、顺丁烯二酸酐、碳酸乙烯酯、偏氯乙烯酯等。 乳液聚合属自由基聚合，对单体的纯度有较高的要求。单体在贮放时，常加入阻聚剂，聚合前应清除。 (2)乳化剂 乳化剂是表面活性剂，在乳液聚合过程中能降低单体和水的表面张力，并增加单体在水中的溶解度，形成胶束和乳化的单体液滴，最后又将聚合物微粒分散在水中。乳化剂的品种和用量对乳液的稳定性，粒度大小的分布以及涂膜性能等都有很大的影响。常用的乳化剂有阴离子型，如十二烷基硫酸钠、十二烷基磺酸钠、烷基萘磺酸钠等。非离子型：如烷基聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚等。现在较多的是阴离子型和非离子乳化剂混合使用，形成混合胶束。乳化效果和稳定性比单独使用一种乳化剂要好。乳化剂的用量一般为单体量的25。(3)引发剂在乳液聚合中一般都用水溶性引发剂。常用的是过硫酸的铵盐和钾盐。应该注意的是用过硫酸盐作引发剂时，反应的pH值会不断降低，因此必要时可用碳酸钠等加以控制和调节，否则有可能会影响到乳液聚合反应的正常进行，如反应速度减慢，乳液粒子变粗，甚至发生凝胶破乳等现象。过硫酸盐的用量一般为单体量的01o5。也有采用氧化还原系统，使聚合反应在较低温度下进行。(4)水水作为分散介质，其加入量有时会影响乳化体系的稳定性。通常水相与分散相之比大于1，所以乳液的固体含量一般小于50。为避免杂质对聚合反应的影响，现在都采用去离子水。以上讨论了基本组分，实际具体配方中，常常为了达到某种目的而加入其他物质，如保护胶、电解质、分子量调节剂、聚合终止剂、增塑剂等。4412乳液聚合的基本原理(1)聚合反应引发以前单体、水、乳化剂等物料加入反应器中，经搅拌形成乳状液。通常反应体系中水为连续相，其中有少量单体分子、单分子状态存在的表面活性剂分子、引发剂分子，还有呈聚集状存在的胶束和单体液滴。一般认为胶束的直径为45 nm，单体分子的胶束则膨胀到610nm，而单体液滴的直径则高达1000 nm。因为胶束与单体液滴的体积相差极为悬殊，所以二者的数目相差很大。据计算，单体与水配比约为40：60，乳化剂分子量为100左右的情况下，乳化剂浓度为12，则反应体系中胶束的数目约个mL，而单体液滴的数目则约为1011个mL。数目之比为107。(2)聚合反应的进程 i)聚合反应的开始阶段加速阶段。反应体系中的水溶性引发剂分子受热分解生成自由基。由于胶束数目庞大，其表面积非常大，所以引发剂自由基立即被胶束所吸附而进入胶束之内，当自由基扩散入单体增溶韵胶束时，立即引发单体开始聚合反应，而消耗的单体分子不断由单体液滴经过水相扩散进入胶束进行补充，使聚合链不断增长，而胶束不断为新生的聚合物所膨胀，形成了单体溶胀的聚合物活性微粒。它继续进行反应，直至第二个自由基扩散进入此微粒时而导致终止。这样就形成了表面吸附了单分子乳化剂层的聚合物乳胶微粒。随着引发剂的不断分解，胶束内的引发反应不断发生，活性微粒数目迅速增加，而此时链终止速度小，故总聚合反应速度呈上升趋势。当单体转化率达到1020时，反应体系中的乳化剂分子多以单分子层的形式被吸附于聚合物微粒的表面。而水相中的乳化剂浓度则下降到临界胶束浓度之下，不再形成新的胶束，因而不再形成新的聚合物胶粒。这是聚合过程的第一阶段，即加速阶段。ii)聚合反应的恒速阶段，当胶束消失，聚合物微粒数目不再增加。单体分子继续由单体液滴进入活性微粒之中进行补充，聚合物微粒不断扩大。聚合反应以恒速进行。与此同时，水相的表面张力明显增加，当单体转化率达到6070时，单体液滴逐渐变小，进而全部消失，这是聚合反应的第二阶段即恒速阶段。iii)聚合反应的降速阶段，当单体液滴已不存在，剩余的单体存在于聚合物微粒之中为聚合物所吸附或溶胀，聚合反应速度开始下降，直至反应基本结束。综上所述，乳液聚合反应机理可归纳为：引发反应在胶束内发生；聚合反应主要是在引发后的胶束内以及由此形成的聚合物微粒中进行；单体液滴主要发挥了贮藏单体的作用； 由于胶束的数目非常大，一个胶束中几乎只有一个自由基，因此链终止的速度显然很小，致使乳液聚合反应速度快，所以聚合物分子量大。上述机理主要是由不溶于水的单体，以简单的等温模型而得出的。在实际生产中乳液体系往往存在更多的物质，同时有几种单体共聚，反应常常在恒温下进行，单体和其他组分也可能分批加入，因此反应进行的实际情况还要复杂的多。4413乳液聚合生产工艺乳液聚合过程有问歇操作和连续操作两种方式。后者在合成橡胶工业中已得到成功的应用。在涂料工业中目前大都采用间歇操作法，但也有不同的操作工艺。(1)一次加料法此法是将所有组分同时加入反应器内进行聚合反应。由于烯类单体在聚合时，其热效应较大，而乳液聚合的速度又较快，因此对于工业规模的装置来说，给温度的控制带来了很大的困难。所以只有在水油比较大的情况下，才采用这种方法。有时为了控制热量放出的速度以维持一定的聚合速度，而将引发剂分批加入。一次加料法在实际生产中应用的较少。(2)单体滴加法 此法是把单体缓慢而连续加到乳化剂的水溶液中，常常同时加入引发剂的水溶液，并以滴加的速度来控制聚合反应的温度。由于该法操作方便，聚合反应易控制，因而得到广泛的应用。(3)乳化剂滴加法 即物料预先配成乳液，然后逐渐滴加到反应系统中以进行聚合。聚合温度也比较容易控制。但该法需要预乳化，而一般的乳液聚合配方条件下，其单体的乳液稳定性不佳，容易分层。因此必须配备乳化设备，这样就增加了设备投资和动力消耗，故较少采用。442醋酸乙烯系乳胶涂料醋酸乙烯系乳胶涂料开发较早，除了均聚型的，还有各种共聚型的品种，主要用于建筑物内用和外用平光涂料。醋酸乙烯系乳胶涂料的制备包括乳胶制备和乳胶涂料的制备两个工序。4421 醋酸乙烯乳液的合成醋酸乙烯乳液聚合配方举例如下：醋酸乙烯乳化剂OP-10聚乙烯醇去离子水4605254576过硫酸钾碳酸氢钠邻苯二甲酸二丁酯00901550配方中使用了两种非离子型乳化剂，其中聚乙烯醇除做乳化剂外，也起保护乳胶和增稠剂的作用，所以用量较大。邻苯二甲酸二丁酯是增塑剂，用以改善涂膜的柔韧性。在聚合反应结束后加入。聚合操作采用单体滴加法。将聚乙烯醇和去离子水加热至80，经46小时溶解完全。将溶解好的聚乙烯醇水溶液过滤加入反应锅中，加乳化剂OP-10，搅拌均匀。加入醋酸乙烯总量的15与过硫酸钾用量的40，加热升温，当升至6065时停止加热，通常在66时共沸回流，待温度升至8083且回流减少时，开始同时滴加醋酸乙烯单体和过硫酸钾(配成10的水溶液)，反应温度控制在7882。单体控制在8小时左右加完，过硫酸钾每小时以总量的45的速度滴加，当单体加完，一次加入余下的过硫酸钾。温度因放热而自动升至9095，保温30 min，冷至50C以下时，加入预先溶解成10的碳酸氢钠水溶液，最后加入邻苯二甲酸二丁酯，搅拌均匀，冷却出料。所得乳液外观为乳白色稠厚液体，固体含量50左右，粒径小于3000 nm，由于只使用了非离子型表面活性剂，故粒径较大，因又使用了较多的聚乙烯醇，影响了涂膜的光泽。所以此配方所得的乳液适于制平光乳胶涂料。4422醋酸乙烯乳胶涂料的制备乳胶涂料大多数是白色和浅色的，所以钛白粉一般都要使用。对于内用涂料可用锐钛型的，而外用涂料则用耐候性较好的金红石型的钛白粉。内用乳胶涂料的颜基比(重量比)一般为125，也有高达4或更高的。乳液少则涂膜的耐水、耐洗刷性能较差。外用涂料的颜基比较小，一般为115。具体配方列表如下： 内用平光乳胶涂料(kg)物料名称配方1配方2配方3配方4聚醋酸乙烯乳液(50)钛白粉锌钡白碳酸钙硫酸钡滑石粉瓷土粉乙二醇磷酸三丁酯一缩乙二醇丁醚醋酸酯甲基纤维素乙基纤维素聚甲基丙烯酸钠六偏磷酸钠五氯酚钠亚硝酸钠醋酸苯汞水颜基比4226262626888880.10.10.080.150.150.30.123.371.623610181818888880.10.10.080.150.150.30.327.272307.57.57.5155530.40.40.170.170.170.20.170.020.0230.842.33262020201010999920.30.30.10.10.10.132.33配方1中钛白粉用量较多，颜基比小，故涂膜的遮盖力强，耐洗刷性也好。配方2用锌钡白代替部分钛白粉，是稍微经济一些的内用平光涂料。配方3使用了较多的体质颜料，乳液用量也少，遮盖力和耐洗刷都差些，但价格较便宜。配方4颜基比大，主要用于室内白度遮盖力较好而对洗刷性要求不高的场合。乳胶涂料的生产一般可用高速分散机，球磨机和砂磨机等设备。通常把水、白色颜料、体质颜料、分散剂和润湿剂、增塑剂的一部分或全部混合后进行研磨，达到细度要求后即可在搅拌下加入醋酸乙烯乳液以及其他各组分，搅拌均匀后即可。聚醋酸乙烯的耐水性和耐碱性并不好，原因是其中的酯键容易水解。聚醋酸乙烯本身较硬，故必须加入增塑剂。但涂刷后增塑剂有时会被底材所吸收，在长期暴晒下也会逐渐挥发而使涂膜变脆，在低温下会开裂。且其耐候性也不好。所以目前醋酸乙烯均聚乳胶涂料主要用于室内。外用乳胶涂料比内用的耐水、耐碱、耐气候等方面具有更高的要求，为此开发了不少共聚品种。 常用的共聚品种有：醋酸乙烯顺丁烯二酸二丁酯共聚乳液、醋酸乙烯丙烯酸酯共聚乳液、醋酸乙烯碳酸乙烯共聚乳液、醋酸乙烯乙烯共聚乳液等。加入的顺丁烯二酸二丁酯、丙烯酸酯、碳酸乙烯和乙烯等单体，共聚后均可起到内增塑的作用。同时也改善了聚合物的耐水性、耐碱性、耐光性、耐候性等。单体用量一般在1525。共聚乳液的生产工艺和涂料的配制都与均聚乳胶涂料相同。要注意的是由于单体问的竞聚率不同，共聚物的实际组成是很不均一的，所以操作上更要注意，应避免生成均聚物，而影响乳液的性能。443丙烯酸酯乳胶涂料 丙烯酸酯乳液通常是指丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯，常常也用少量的丙烯酸或甲基丙烯酸等共聚的乳液。它们最突出的优点是耐候性、保色性和保光性都很优异。用丙烯酸酯系乳胶做成的涂料施工方便、工效高、色彩美观，属节能、无污染型涂料，发展速度较快。4431 原材料的确定(1)乳液根据乳液聚合理论，采用多种单体，以水作反应介质，通过自由基引发的加聚反应而合成。可以是丙烯酸酯共聚乳液，也可以是用苯乙烯或醋酸乙烯部分或全部代替丙烯酸酯乳液中的甲基丙烯酸甲酯而制得的苯乙烯丙烯酸酯共聚乳液。所得聚合乳液的名称，如下表：性能名称醋酸乙烯丙烯酸酯苯乙烯丙烯酸酯丙烯酸酯 固体含量凝聚极限粘度S细度m相对密度pH值贮存稳定性(540)机械稳定性共聚乳液(NUG-401)401401125021134半年无凝胶好、无沉淀共聚乳液(NUG-8501)4015135-021134半年无凝胶好、无沉淀共聚乳液(NUG-1)40150120-021134半年无凝胶好、无沉淀丙烯酸酯共聚乳液配方举例(单位：kg)甲基丙烯酸甲酯甲基丙烯酸烷基苯聚醚磺酸钠3323丙烯酸丁酯去离子水过硫酸铵651250.4聚合操作采用单体滴加法。乳化剂在水中溶解加热升温至60 ，加入过硫酸铵和10单体，升温至70，如果没有显著的放热，逐步升温至放热反应开始，待温度升至80 C82，将余下的混合单体缓慢而均匀地滴加，约225 h加完。以单体滴加速度控制回流量和温度。单体加完后半小时内将温度升至97 ，保温半小时，冷却，用氨水调pH值至89。(2)助剂乳胶涂料所用助剂有以下几种：i)分散剂和润湿剂：直接将颜料加入乳液中，乳液中的水会被颜料一下子大量吸附而可能使乳液破坏，为了使颜料能很好地分散到水和乳液中，又要防止颜料的絮凝和聚集，必须使用分散剂和润湿剂。润湿剂能降低液体和固体之间的表面能力，因此它能使固体表面易于被液体所湿润。分散剂分子吸附于颗粒表面后留下相同的电荷，由于同性电荷的相互排斥，粒子保持着隔离状态，也就防止了颜料的絮凝和聚集，也使颜料的流动性增加。焦磷酸盐、六偏磷酸盐和多聚磷酸盐等都是无机颜料在水中的良好分散剂。磺酸盐类、聚氧乙烯醚类及聚丙烯酸盐类常作为润湿剂。用量常以涂料量的o1计算。ii)中和剂：常用碱性物质如氨水等作为中和剂，将乳液pH值调至89问，用量一般为乳液的10左右。iii)成膜助剂：一种挥发性的增塑剂，它除了能和聚合物混溶外，同时又部分或全部和水混溶。成膜助剂增加了聚合物成膜的可塑性，在涂膜干燥过程中减慢水挥发速度，有利于形成连续完整的涂膜。常用的是中沸点的水溶性成膜助剂如：乙二醇、丙二醇、己二醇、二缩己二醇、乙二醇单乙醚、乙二醇丁醚醋酸酯、苯甲醇等，其用量一般为聚合物的2左右。iV)增稠剂：它使涂料增加粘稠度，以适应施工性能的要求，常用的增稠剂有：聚乙烯醇、甲基纤维素、丙基纤维素、聚丙烯酸盐、聚甲基丙烯酸盐等。用量一般为聚合物量的3以下。V)消泡剂：由于乳胶涂料中加有许多表面活性剂、增稠剂等助剂，因此在生产及涂刷过程中会产生许多泡沫，如果不消失的话，留在干燥的涂膜内就形成许多针孔，所以一般要加入消泡剂来减少泡沫和帮助泡沫的消失。常用的消泡剂有；磷酸三丁酯、高级脂肪醇，有机硅分散液及聚醚等。用量一般为聚合物的o5以下。4432涂料配方及工艺过程丙烯酸酯乳胶涂料配方如下：原 料NUG一401I型NUG一401型NUG一8501NUS一1l型NUS一1型NUG一40lNUC一8501NUSlOT士硫酸钡云母粉钛白粉润湿剂I润湿剂成膜助剂I成膜助剂消泡剂增稠剂中和剂水固体含量PVC30303015151550.10.1220.50.5约为乳液量的1047.3334030303087750.10.1220.451约为乳液量的1032.35454730343417171740.080.1440.451约为乳液量的1038.924548303030881250.10.1210.31.5约为乳液量的1032.004549303035141414100.10.121.50.21.1约为乳液量的1036.003540PVC为颜料在涂膜中所中的体积百分数。工艺过程示意