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環保型內墻乳膠漆配方設計,在進行內墻乳膠漆的配方設計中,研究了乳液、殺菌劑、增稠劑、成膜助劑、抗凍劑及分散劑的選擇,并介紹了環保型內墻涂料的配制,中國建材網,cnprofit.com
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環保型內墻乳膠漆配方設計,在進行內墻乳膠漆的配方設計中,研究了乳液、殺菌劑、增稠劑、成膜助劑、抗凍劑及分散劑的選擇,并介紹了環保型內墻涂料的配制
2019年07月13日    閱讀量:261    新聞來源:中國建材網 cnprofit.com  |  投稿

0  引 言

目前,建筑內墻乳膠漆已成為室內裝飾材料的主打產品。建筑內墻乳膠漆以其透氣性好、耐擦洗、遮擋墻體裂紋、便于施工等諸多優勢而深得消費者的喜愛。因此,建筑內墻乳膠漆的安全性、健康性越來越引起人們的重視,市場需要性能優越、功能獨特、健康環保的室內涂料產品中國建材網cnprofit.com。


“室內裝飾裝修材料內墻涂料中有害物質限量”國家強制標準中規定有機揮發物(VOC) 的最高限量是200 g/ L ,游離甲醛是0. 1 g/ kg。乳膠漆中的有機揮發物(VOC) 和游離甲醛主要來源于乳液及各種助劑。


內墻乳膠漆產品的配方設計,首先要考慮乳液的VOC 含量、游離甲醛含量,選擇乳液的類型,控制成膜助劑用量,特別是要選擇游離甲醛含量低或不含游離甲醛的助劑,在此基礎上,再研究涂料和涂膜的綜合性能。


高分子聚合物乳膠漆的成膜機理是粒子堆砌聚集,涂膜具有透氣性、透水性,并制約了乳膠漆光澤度的提高。因此,在配方設計中,乳液粒子大小的選擇、穩定性的選擇、硬度的選擇、顏填料體系的選擇和各種助劑的協調作用尤為重要。


1  試驗部分

1. 1  乳膠的選擇

選擇了不同牌號的純丙乳液、苯丙乳液和醋叔乳液,其玻璃化溫度( Tg) 分別為22~28 ℃、20~27 ℃和18~25 ℃。首先對以上3 組乳液系列產品進行游離甲醛檢測(測試方法按GB/ T 18582 —2001 附錄B) ,所選3 個型號醋叔乳液的游離甲醛含量均大于0.1 g/ kg。該類乳液本試驗暫不選用。純丙乳液的游離甲醛含量小于0.1 g/ kg ,其耐侯性和保色性雖然優于苯丙乳液,但價格普遍高出50 %~200 % ,由于純丙乳液相對成本價格較高,不適合本試驗選用。苯丙乳液的性能、價格比較合理,其游離甲醛含量部分低于0.1 g/ kg ,可通過檢測進行篩選,苯丙乳液是本試驗選擇的品種。

 選擇巴斯夫(中國) 有限公司、國民淀粉化學(廣東) 有限公司、北京東方羅門哈斯有限公司和江蘇日出集團公司生產的牌號為Acronal S 559 、Acronal 296DS、Vinacryl 7199 、Primal PR - 1058M、TL - 615 等5 個樣品。

游離甲醛的檢測按GB/ T 18582 —2001 附錄B進行;乳液機械穩定性檢測方法:攪拌1 h ,觀察乳液變化;鈣離子穩定性檢測方法:5 %CaCl2 溶液與乳液以1 ∶5 (質量比) 混合,靜置48 h ,觀察乳液變化;稀釋穩定性檢測方法: 去離子水∶乳液= 5 ∶1 混合,放置48 h ,觀察乳液變化。具體檢測結果如表1 。


環保型內墻乳膠漆配方設計,在進行內墻乳膠漆的配方設計中,研究了乳液、殺菌劑、增稠劑、成膜助劑、抗凍劑及分散劑的選擇,并介紹了環保型內墻涂料的配制 中國建材網,cnprofit.com


1. 2  殺菌劑的選擇

添加殺菌劑是為了有效地殺滅乳膠漆生產和儲存過程中的微生物菌類,以保證乳膠漆的使用性和儲存穩定性。通常選擇氣味低、儲存不黃變、耐堿性好、廣譜殺菌效率高的殺菌劑,如英國索爾公司、美國Troy 公司、美國羅門哈斯公司生產的牌號為SPX、HF、LXE、T - 198 等品種。


在2 %HBR250 羥乙基纖維素水溶液中,分別加入0. 1 %的以上4 種殺菌劑,和不加殺菌劑的溶液相比較,在50 ℃恒溫箱中儲存3 個月,觀察其黏度變化,結果見表2 。

環保型內墻乳膠漆配方設計,在進行內墻乳膠漆的配方設計中,研究了乳液、殺菌劑、增稠劑、成膜助劑、抗凍劑及分散劑的選擇,并介紹了環保型內墻涂料的配制 中國建材網,cnprofit.com


1. 3  纖維素類增稠劑的選擇

羥乙基纖維素在乳膠漆增稠劑方面應用已久,它是非離子型水溶性聚合物,因此在乳膠漆中它能起增稠作用、粘結作用、分散作用、穩定作用,并能保存水分,形成薄膜和提供保護膠體效應,同時它不含甲醛和有機揮發物,是環保型增稠劑。但是由于它的化學特性,易被微生物侵蝕降黏,盡管供應商已千方百計地改進產品的抗菌性,但是在實際使用中還必須加入一定量的殺菌劑。該試驗目的是在選擇適合乳膠漆增稠效果的產品,同時,選擇與低氣味殺菌劑配伍性好、添加量少的品種。


選用羥乙基纖維素增稠劑HBR - 250 、ER -30MH、EBS451FQ、H100000 和BH30000 , 配制2 %水溶液,每種產品分別加入SPX 和HF 殺菌劑0.1 % ,用斯托默黏度計測定黏度,儲存于50 ℃恒溫箱中2 個月,測定黏度變化,結果見表3 。

表3  添加增稠劑和殺菌劑后涂料黏度的變化

環保型內墻乳膠漆配方設計,在進行內墻乳膠漆的配方設計中,研究了乳液、殺菌劑、增稠劑、成膜助劑、抗凍劑及分散劑的選擇,并介紹了環保型內墻涂料的配制 中國建材網,cnprofit.com


1. 4  成膜助劑選擇

由于乳液的成膜溫度相對較高,已選擇的乳液成膜溫度為17~20 ℃,要達到良好的成膜效果,需加入一定量的成膜助劑,因此不可避免地帶來有機揮發物,本試驗比較不同成膜助劑類型和添加量,選擇添加量低而成膜好的成膜助劑。在相同PVC 條件下,加入2 # 乳液、助劑、顏填料,分別加入不同牌號的醇酯類成膜助劑,在不同添加量下,比較理化性能,其試驗數據如表4 。

表4  不同用量的不同醇酯類成膜助劑對涂料性能的影響


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1. 5  抗凍劑選擇

二元醇在乳膠漆中不僅改善了涂料的抗凍性,同時也有效地改善了施工時的搭接性。盡管二元醇的加入是涂料中VOC 的主要來源之一,但其在涂料中的作用迄今還沒有更好的替代原料。因此本試驗目的是驗證乙二醇和丙二醇在涂料中的作用及在用量上的不同,以盡可能少的用量,達到較好的使用效果,通過比較確定使用品種。

 在PVC、乳液、顏填料和助劑相同的情況下,加入不同比例的乙二醇和丙二醇,比較其理化性能,結果見表5 。

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1. 6  分散劑的選擇

選擇牌號為731A、1124 、DP - 518 和CN - 528的分散劑,在相同的分散時間內,分散相同的顏填料,添加量為0. 5 %(質量分數) 和0. 9 %(質量分數) ,結果如表6 所示。

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1. 7  封閉底漆的配制

配制封閉底漆要選擇粒徑小的乳液,因其滲透性、封閉性較好。參考配方如表7 。

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 封閉底漆配制工藝如下:

稱取配方量80 %的去離子水,加入到潔凈的容器中,在攪拌下按配方量加入羥乙基纖維素,攪拌均勻,滴加pH 值調節劑,當pH 值達到7~8 時,加入殺菌劑、丙二醇和配方量的乳液,補齊去離子水,檢測性能。檢測結果如表8 。

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封閉底漆VOC 及重金屬含量檢測結果如表9 。

表9  封閉底漆VOC及重金屬含量檢測結果

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1. 8  環保型內墻乳膠漆的配制

經過一系列乳液、助劑的選擇,環保型內墻乳膠漆按不同PVC 配制。其參考配方列于表10 。

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 注: (1 # 配方PVC 為60 %~65 %;2 # 配方PVC 為70 %~75 %)

  a. 在潔凈的調漆罐中加入配方量約85 %的去離子水,在攪拌下,加入羥乙基纖維素攪拌均勻;

b. 加入配方量的pH 調節劑、分散劑、50 %配方量消泡劑、殺菌劑,攪拌均勻;

c. 按配方順序分別加入各種顏料、填料,中速攪拌,加入丙二醇、調整水(約配方量5 %) ,攪拌均勻;

d. 高速分散40 min 以上,砂磨研磨,測細度、pH值,直至達到要求指標;

e. 緩慢加入配方量乳液,剩余量消泡劑,攪拌約30 min ;

f . 加入增稠劑、流平劑,剩余配方量去離子水,調整黏度,達到指標要求;

g. 檢驗有關指標,合格后,過濾、包裝。

環保內墻乳膠漆理化性能檢測結果見表11 。

環保型內墻乳膠漆有害物質含量檢測結果見表12 。


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2  結果分析與討論

經過試驗可以看出,1 # 、2 # 、3 # 和4 # 乳液的游離甲醛含量較低,但1 # 和3 # 機械穩定性差,有膠粒析出,在制造產品時易出現質量問題。2 # 和4 # 的游離甲醛含量在0. 01 g/ kg 以下,并且機械穩定性、鈣離子穩定性、稀釋穩定性均很好,其乳液的成膜溫度在17~20 ℃,需要外加成膜助劑幫助成膜,2 # 乳液粒徑比4 # 低。5 # 乳液的游離甲醛含量較高,不適合配制環保型內墻乳膠漆產品。參考乳液市場售價,考慮產品性能、價格比例,綜上分析,選擇2 # 乳液。


由于纖維素衍生物為微生物提供了良好的養分環境,因此,不加入殺菌劑儲存一定時間后,明顯出現降黏現象,這是細菌作用的結果。從試驗結果比較可以看出,在相同的殺菌劑添加量條件下,黏度降低越大,其殺菌效果相對越差,反之,黏度降低越少,其殺菌效果越好。


試驗表明SPX 和HF 殺菌效果比較好,而SPX 的環保性更優于HF。試驗選用5 種羥乙基纖維素,配制成2 %的水溶液,加入不同類型殺菌劑,隨著貯存時間的延長,黏度發生變化。


試驗比較發現,HBR - 250 羥乙基纖維素黏度較低,使用不夠經濟; H100000 羥乙基纖維素黏度偏高,會給涂膜的流平帶來困難;BH30000 羥乙基纖維素在儲存2 個月后, 黏度減少10 KU ; 而EBS451FQ 羥乙基纖維素的貯存黏度波動不定,只有ER - 30MH 羥乙基纖維素黏度變化平穩,初始黏度比較適中,對兩種殺菌劑在較低添加量時,均有穩定的黏度,對涂料的貯存穩定性和施工性有利。


通過選擇2 種不同類型的成膜助劑,以3 種不同比例配漆,比較其理化性能指標。從試驗結果可以看出,成膜助劑Texanol 與醇酯- 12 在作用上相似,都可以選用。其添加量增加,成膜溫度都有下降,從環??紤],添加量在0. 5 %時,成膜溫度在5~6 ℃,已達到內墻涂料使用要求。


試驗選用乙二醇和丙二醇抗凍劑,以3 種不同比例配制涂料,比較有關技術指標。經過驗證,乙二醇與丙二醇的作用相當,抗凍性相同,加量較大時,乙二醇的最低成膜溫度略低于丙二醇。據資料報道,乙二醇對人體的傷害較大,會引起慢性中毒,因此,在沒有更好的替代產品時,優先使用丙二醇,其用量為2 %~2. 5 %。試驗選用5 個牌號不同價格的分散劑,以2 種添加量研磨色漿,比較其黏度、細度變化。在上述5 種分散劑達到同等的細度時,黏度較低的分散效果較好。


在合理的配方比例下,選用粒徑為0. 1μm 的乳液配制的封閉底漆,其封閉效果和與面漆的配套性最好。由于乳液經過環保篩選,所以封閉底漆的有害物在PVC 為65 %和75 %的配方設計中,應用了篩選的原材料,經過合理調配,試制出符合國標技術指標要求的一等品和合格品級的產品,在白色內墻乳膠漆中,加入一定量外購的非鉛、鉻系顏料漿,配漆后檢測其指標,以進一步確認以上配方的合理性、安全性。



環保型內墻乳膠漆配方設計


李學燕,胡文閣,李政,姬金花

(紅獅涂料國際有限公司,北京100078)


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