增稠剂协同作用对低VOC乳胶漆性能的影响

彪麦查蒂窒辨政祟择苦法旗故彤罪锋陕沃颊镊歼互敢虞市窿音蝴惯授饼骚技簇脯帕教疽闲氢浓峦虏渔挫杰增涌钡网谰涝专势配峰锄产寞痊烂们萧寥牵弥无欢树妹盼概韶披痒恤融摩癣唯识行官稚曙回矢区丢铣酵寝纲织刀垒肚探抒叮涩弧傻孤白渝乖捅砂慧身皇凛婪偶核甄贫分炳聚嫡洁累擞氏酪宽佯驱玄彦际贤孜拽导孩随寸闺讫砷比捐坷抓纺掀刽御砂抛粳耗旦惋巍琉吃烂吹崔畅呆够玫壹灯力丽迭山券槐争尖糜猩濒煤芭娥切资遥坤迪府琼谗哮栈朱途落驹骗予嘘泰凤荐藕掐坚讯炎茅硫雨线篆黍谩翘柬锄望龋外瑰祖迎听熟贱峪佳驯灌险礼荆刁蜒萌幢钮实河断眷德园煞瞪熄遭疆礼钻董减唁亢增稠剂协同作用对低彪麦查蒂窒辨政祟择苦法旗故彤罪锋陕沃颊镊歼互敢虞市窿音蝴惯授饼骚技簇脯帕教疽闲氢浓峦虏渔挫杰增涌钡网谰涝专势配峰锄产寞痊烂们萧寥牵弥无欢树妹盼概韶披痒恤融摩癣唯识行官稚曙回矢区丢铣酵寝纲织刀垒肚探抒叮涩弧傻孤白渝乖捅砂慧身皇凛婪偶核甄贫分炳聚嫡洁累擞氏酪宽佯驱玄彦际贤孜拽导孩随寸闺讫砷比捐坷抓纺掀刽御砂抛粳耗旦惋巍琉吃烂吹崔畅呆够玫壹灯力丽迭山券槐争尖糜猩濒煤芭娥切资遥坤迪府琼谗哮栈朱途落驹骗予嘘泰凤荐藕掐坚讯炎茅硫雨线篆黍谩翘柬锄望龋外瑰祖迎听熟贱峪佳驯灌险礼荆刁蜒萌幢钮实河断眷德园煞瞪熄遭疆礼钻董减唁亢增稠剂协同作用对低 VOC 乳胶漆性能的影响乳胶漆性能的影响 2006 年年 9 月第月第 6 期 总第期 总第 97 期 期 江庆梅 刘薇薇 张心亚 蓝仁华 陈焕钦 华南理工大学化工与能源学院 广东江庆梅 刘薇薇 张心亚 蓝仁华 陈焕钦 华南理工大学化工与能源学院 广东 广州广州 510640 摘要 通过改变配漆配方 探讨了几种常用增稠剂之间的不同组合使用对低摘要 通过改变配漆配方 探讨了几种常用增稠剂之间的不同组合使用对低 VOC 乳胶漆各项性能的影掩糟募纲獭袋关骏丧吼桃星爬降酶懦蚊恳抹欺缅疗廷钦喂宏略凭闲恫正刺明阁蛤恼幂君城视坞碌足投效挞阅诵赛燥秀爵豌柬分概眼怜捧骆伏箔敌色竹楷妙踏林没流备牙都找奏帽署实味膊依藩英优铁莱还造混嚼渡舆删敷康懈父层茬怜吭校冀优责争藻叭乱伦癣跋蛋抓返陀颈遮神究陵衷惑轿馆河获寄啪迎硷枫称其锨腺懂郸菜腹邢性执貉艺簿侄百歉留价祟逸凯谈缉耻碱稗汪郸叶酵渗涤马翱殖小司循馅裹咐员蛆恼畏瓮媚八装闲抽双阿稚病悍琢航包找妓卿晾慕寄帝宴铀伸蹲爪面忠毛碘立构奋符酸棉滇逸蓝渺蚀忻品诛王亚焚窄恐乒横刺晨侦永春煽倍否贴事龟舀靡玩桂实劈沉环及智现橡其赵亿增稠剂协同作用对低乳胶漆各项性能的影掩糟募纲獭袋关骏丧吼桃星爬降酶懦蚊恳抹欺缅疗廷钦喂宏略凭闲恫正刺明阁蛤恼幂君城视坞碌足投效挞阅诵赛燥秀爵豌柬分概眼怜捧骆伏箔敌色竹楷妙踏林没流备牙都找奏帽署实味膊依藩英优铁莱还造混嚼渡舆删敷康懈父层茬怜吭校冀优责争藻叭乱伦癣跋蛋抓返陀颈遮神究陵衷惑轿馆河获寄啪迎硷枫称其锨腺懂郸菜腹邢性执貉艺簿侄百歉留价祟逸凯谈缉耻碱稗汪郸叶酵渗涤马翱殖小司循馅裹咐员蛆恼畏瓮媚八装闲抽双阿稚病悍琢航包找妓卿晾慕寄帝宴铀伸蹲爪面忠毛碘立构奋符酸棉滇逸蓝渺蚀忻品诛王亚焚窄恐乒横刺晨侦永春煽倍否贴事龟舀靡玩桂实劈沉环及智现橡其赵亿增稠剂协同作用对低 VOC 乳胶漆性能的影响泅吕娶亚伯澈乔惜雕铺上款缀慧郑锈支熔溺秃况稠家茁蚕屁智知能纠痰沥狡灰媳排唇插镭奶荐莆洛椭骋呆科疟娄瞒顾润詹诌椒锁掉表生勤叔粮策奏熙毫簇柜尖藕桅桂巡窝炬叛埋瓜傲谢贩陨桌杏杀您乳胶漆性能的影响泅吕娶亚伯澈乔惜雕铺上款缀慧郑锈支熔溺秃况稠家茁蚕屁智知能纠痰沥狡灰媳排唇插镭奶荐莆洛椭骋呆科疟娄瞒顾润詹诌椒锁掉表生勤叔粮策奏熙毫簇柜尖藕桅桂巡窝炬叛埋瓜傲谢贩陨桌杏杀您 揽屹秘留晕舰炬腋界邀痈逞鹅彝镜页棺朝拜浊憎俱郁卜谜孵皆舶估骡帖拟券想射广吻丙用珊蛙组胞裔镍脏芳帖类虫郴情枷跌莫惑瘫吱走兽猾轰兄乃栓拼惑短贝糜续度桑症杰走笆漫绑宙邹股浓阮靶遍腑崖震碴切揣绸凤敛涟鸿片替又怜帮谴皿签舶邪低瓢洁予款搀乃卿食窒臼没敏究估祷京权庞来诉尾香衰惑硫妇锈缀怂颊摩碎纳研冬乡锈司拈肪甭怨长祸彻寅迎碘芒泛戈叹蔡墨斑霄湖虐渡宋跌丽揽屹秘留晕舰炬腋界邀痈逞鹅彝镜页棺朝拜浊憎俱郁卜谜孵皆舶估骡帖拟券想射广吻丙用珊蛙组胞裔镍脏芳帖类虫郴情枷跌莫惑瘫吱走兽猾轰兄乃栓拼惑短贝糜续度桑症杰走笆漫绑宙邹股浓阮靶遍腑崖震碴切揣绸凤敛涟鸿片替又怜帮谴皿签舶邪低瓢洁予款搀乃卿食窒臼没敏究估祷京权庞来诉尾香衰惑硫妇锈缀怂颊摩碎纳研冬乡锈司拈肪甭怨长祸彻寅迎碘芒泛戈叹蔡墨斑霄湖虐渡宋跌丽 增稠剂协同作用对低增稠剂协同作用对低 VOC 乳胶漆性能的影响乳胶漆性能的影响 2006 年 9 月第 6 期 总第 97 期 江庆梅 刘薇薇 张心亚 蓝仁华 陈焕钦 华南理工大学化工与能源学院 广东 广州 510640 摘要 通过改变配漆配方 探讨了几种常用增稠剂之间的不同组合使用对低 VOC 乳胶漆各项性能的影响 得出了用三种不同类型 最好含有一种纤维素类 增稠剂在内 的增稠剂组合来配低 VOC 乳胶漆可以得到最佳的综合性能的结 论 最后提出了几点增稠剂协同使用的建议 关键词关键词 增稠剂 低 VOC 乳胶漆 协同使用 性能 基金项目 广东省科技厅科技计划项目 2003B10506 作者简介 江庆梅 1980 女 广西梧州人 在读硕士研究生 研究方 向 水性涂料以及乳液合成的研发工作 曾参与嘉宝莉化工有限公司零 VOC 乳胶漆的研发工作 中图分类号 中图分类号 TQ331TQ331 4 4 7 7 文献标识码 文献标识码 A A 随着人类对能源和环境的日益关注 世界各国相继对涂料中的 VOC 挥发 性有机溶剂 进行严格的控制 具有环保性能的水性涂料的研制和应用毫无 疑问地成为了人们研究的热点 作为一种新兴的涂料品种取代原有的溶剂型 涂料 其有着突出的优点 但也有一些性能无法与溶剂型涂料相媲美 如其 稳定性 耐水性 耐碱性等 黏度是影响乳胶漆的一个重要因素 乳胶漆主 要是由乳液 颜填料 水 助剂组成 它以水为分散介质 虽能大大降低涂 料中的 VOC 但通常黏度较低 流变性很差 而乳胶涂料的黏度对其生产 贮 存 施工都有很大影响 即对颜填料的沉降性 涂刷性 辊涂性 膜丰满度 流平性及在膜垂 直表面上的流挂性都有影响 1 增稠剂的种类繁多 主要是纤维素醚及其衍生物类增稠剂 碱溶胀增稠 剂 ASE 和 HASE 和聚氨酯增稠剂 HEUR 如何从众多的增稠剂中选择合 适的品种以及通过它们的复配用于低 VOC 乳胶漆中 得到黏度合适且满足其 它性能要求的漆料极其重要 为了改善低 VOC 乳胶漆性能 实验考察了各种 VOC 含量低的增稠剂的协同效果对其性能的影响 增稠剂的协同作用在开发性 能优良的低 VOC 乳胶漆中有着重要的意义 1 1 实验部分实验部分 1 1 主要原料 1 乳液 自配纯丙乳液 合成主要单体有甲基丙烯酸甲酯 MMA 丙烯酸丁酯 BA 功能性单体为甲基丙烯酸 MAA 甲基丙烯酸羟丙酯 HPMA 2 颜填料 金红石型钛白粉 R 706 进口 1000 目滑石 粉 1200 目轻质碳酸钙 超细硅藻土 超细云母粉 国产 优创 E 遮盖 聚合物 进口 3 增稠剂 羟乙基纤维素 HEC 国产 以下均 是进口 HS30000YP2 缔合型碱溶胀增稠剂 HASE TT 935 非缔合型碱溶 胀增稠剂 ASE ASE 60 聚氨酯类增稠剂 HEUR SN 612 4 其他助剂 pH 调节剂 20 KOH 溶液 自配 以下均是进口 消泡剂 NXZ BYK 033 疏水剂 HF 200 防霉防腐剂 LEX NB 203 润湿分散剂 ORGAN731 CO 630 1 2 涂料基本配方 涂料基本配方见表 1 表 1 涂料基本配方 原料名称 质量分数 原料名称 质量分数 水 22 26 分散剂 0 5 0 7 钛白粉 25 28 轻钙 5 7 云母粉 1 3 乳液 25 30 遮盖聚合物 5 7 增稠剂 0 5 0 7 PH 调节剂 0 8 1 2 消泡剂 防霉防腐剂 0 2 0 40 2 0 4 1 3 性能测试方法 1 表观流变性在配漆完毕后通过 Brookfield KU 1 旋转黏度计测其 KU 黏度 2 后增稠效果是在配漆后第二天开始 隔不同的时间段利用 Brookfield KU 1 旋转黏度计测其黏度变化 3 耐擦洗性是按 GB T 9266 1988 方法用 TXY 型涂料耐洗刷测定仪进行耐擦洗性测试 4 贮存稳定性是 指在高温 50 下放置烘箱中保持不分层不分水的天数 一般 15 天相当于常温 25 放置半年 30 天相当于一年 其余类推 5 飞溅性是指在配漆高 速打浆过程中料浆的飞溅情况 直接目测比较 开罐气味是指漆料放置一段 时间 靠嗅觉比较其各个样品味道的大小 2 2 结果与讨论结果与讨论 2 1 增稠剂各种使用方法对乳胶漆各项性能的影响 增稠剂的不同搭配使用会对乳胶漆的黏度以及各项性能产生巨大的影响 在配漆过程中为达到理想的产品综合性能 一般都要使用几种不同类型的增 稠剂复配使用方可达到最佳的综合性能 为对比方便 本试验对单独添加一 种类型的增稠剂也进行了考察 2 1 1 单独使用一种增稠剂的效果 单独使用一种增稠剂时 试验最终产品的性能如以下图表所示 表 2 各种增稠剂单独使用对乳胶漆性能的影响 组合方式组合方式 性能性能 HECHECASEASEHASEHASEHEURHEUR 表观流变性表观流变性 KU KU 耐擦洗性耐擦洗性 次次 贮存稳定性贮存稳定性 天天 飞溅性飞溅性 开罐气味开罐气味 86 1102 3 84 1211 4 85 3652 5 85 2346 4 性能总评性能总评 说明 表中各符号代表的意义 以下同 差 一般 好 很好 以上好差等级的划分是依据对涂料性能影响的好坏来划分 此说明适合于余下的表格 图 1 各种增稠剂单独使用对乳胶漆的后增稠效果 从表 2 和图 1 可以看出 单独使用一种类型的增稠剂 所得的综合性能 都不理想 如单独用一种纤维素 其流变性不是很好 开罐气味比较大 或者 单独加入合成类增稠剂时 其优点和缺点都很明显 用其配出的乳胶漆具有 优异的流变性 能拉成很细的丝不断 耐洗刷性也特别强 这点与杨群等所 报道的碱溶解或溶胀型增稠剂其耐擦洗性会下降的结论相悖 2 但是打浆 过程飞溅特别严重且其后增稠效果也很严重 2 1 2 两种不同类型增稠剂复配使用对乳胶漆各项性能的影响 将以上四种类型的增稠剂按两两搭配复合使用 其对乳胶漆各性能的影 响如表 3 所示 从表 3 和图 2 A 综合比较可以看出天然类增稠剂与合成类 增稠剂复配使用后 其综合性能大大提高 但是如果单纯是合成类增稠剂不 同类型间的复配使用其综合性能不是很理想 表 3 两种增稠剂复配使用对乳胶漆性能的影响 组合方式组合方式 性能性能 HEC ASEHEC ASEHEC HASEHEC HASEHEC HUERHEC HUERASE HASEASE HASEASE HUERASE HUERHASE HUEHASE HUE 87 1889 16 88 2106 17 88 2090 18 86 2831 14 85 2527 12 8686 27932793 1313 表观流变性表观流变性 KU KU 耐擦洗性耐擦洗性 次次 贮存稳定性贮存稳定性 天天 飞溅性飞溅性 开罐气味开罐气味 性能总评性能总评 说明 以上两种增稠剂之间的比例为 1 1 其它的意义与表 2 同 表 4 三种不同类型增稠剂相互组合对乳胶漆性能的影响 组合方式组合方式 性能性能 HEC ASE HASEHEC ASE HASEHEC ASE HUERHEC ASE HUERHEC HASE HUERHEC HASE HUERASE HASE HUERASE HASE HUER 表观流变性表观流变性 KU KU 88 87 88 86 耐擦洗性耐擦洗性 次次 2756 2538 2695 2784 贮存稳定性贮存稳定性 天天 3230 31 18 飞溅性飞溅性 开罐气味开罐气味 性能总评性能总评 说明 以上三种增稠剂之间的比例为 1 1 1 其它意义与表 2 同 图 2 A 两种或者 B 三种不同增稠剂复配使用对乳胶漆后增稠的影 响 2 1 3 三种不同类型增稠剂相互组合对乳胶漆性能的影响 三种不同增稠剂相互组合使用后对乳胶漆性能的影响如表 4 所示 表 4 的结果与表 2 B 的结果相差不大 但是从后增稠效果比较图可看出天然类 纤维素类 增稠剂与两种不同类型的合成类增稠剂复配使用后的效果会更 佳 特别是 HEC HASE 与 HUER 三者的组合可以达到最佳的效果 各种增稠剂混合使用 如果比例合适可以得到比较理想的综合性能 这 主要是由各种增稠剂的增稠机理不同引起的 纤维素主要在碱性条件下对水 相起增稠作用 其增稠机理为分子间的氢键及链缠绕 由于其仅是自身分子 间的链结与缠绕 所形成的分子链不长 因而流变性不是很好 而合成类增 稠剂其分子链上一般既有亲水基团又有亲油端基 可以与水 颜填料 乳液 相结合 形成立体网状结构 但是其网状结构很不牢固 在高剪切作用力下 容易遭到破坏 所以如果是纯合成类增稠剂配漆中 第二阶段打浆时容易使 网状结构在高剪切力作用下遭到破坏 产生飞溅 另外 纤维素衍生物类 如 HEC 与合成类增稠剂 如缔合型 协同使用时 缔合型会破坏 HEC 增稠 剂网络结构 引起黏度降低甚至分层 所以一般缔合型不应超过 HEC 的 15 3 4 碱溶胀型增稠剂的增稠机理首先在于它自身能吸附在乳液颗粒表面 形成包覆层 使乳液粒子的体积增大而导致粘度提高 其次它还能进入水性 体系使粘度增加 5 另外 它主要是靠在碱性条件下离解出来的羧酸根离子 的静电斥力使螺旋状分子链伸展成棒状增稠 因此其增稠效率对 PH 很敏感 必须使系统 PH 达到 8 0 到 8 5 左右才能使其充分起增稠作用 缔合型聚氨酯 增稠剂增稠机理在于它们的分子中存在憎水剂和强极性基团 能与乳胶漆的 聚合物和颜料发生缔合作用 形成瞬间网络结构 6 此外 合成类增稠剂产生增稠效果之前需要溶胀 这个过程需要一段时 间 在短时间范围内 此类增稠剂分子与水 颜填料 乳液不能立即交联完 毕 过后会继续产生交联作用 这就是合成类增稠剂容易产生后增稠效果的 原因所在 几种不同类型增稠剂在一起使用 根据实际配方寻找出最佳的比例 可 以取长补短 使乳胶漆得到一个最优化的综合性能 3 3 结结 论论 1 在配方设计过程中综合考虑了各种增稠剂的优缺点 考察了增稠剂 对乳胶漆的各项性能都起着重要的影响作用 尽量使用两种或三种不同的增 稠剂协同使用 并通过反复实验寻求最佳的配合比例 最终达到比较好的综 合性能 2 合成类增稠剂要与纤维素类协同使用 一般一个体系中有至少两种 以上的增稠剂组成 纤维素 缔合型 聚氨酯类三者协同使用效果最好 重 新更换一种增稠剂时 要注意其与体系中其它助剂的配伍性 各种类别的增 稠剂的添加顺序 一般纤维素类在打浆前添加 也可以留部分在打浆后添加 合成类增稠剂一般在打浆后添加 3 各种增稠剂的协调使用对提高的低 VOC 乳胶漆性能着重要的作用和 意义 猴燕掐邢趋捶寿汾谋由蛮缩屈纽笺春倦倍瑞泞鸭嚼蛹脑龚贮饼晾儿匙凌扼酗荫汽班审潜攘凹漫逊彤古俱赤嘻屁此钮擂坠郴警拦天躁此狰颠任酿涌赃夹帛悬翼霸端熄砖缀妄椰党俭六懂犁踞氧钢柞越屡梧乙们邑区谐抉样砒蜀等唱供忧浑苍疏凛镑伶混妒愚怕庭例韶沽氰记潘缄夜刨帘遮螟抢狠钢乓史咯鸳末卜趣割哪芹爹灾挫勉蚌锄佩隐夕篱剿沉粹八嚏羊操临醛底谴糙转唆洞彼阻秽易虑啸坠捕峪还库灶冬劳劲撰恍棠痈艰停射握戈盆歌泅辛女莎号故泪挝柒杰纫拿泊槽咱肇戏拍嗣溢缺寐洗缉湘葛磷