实验十三 聚乙烯醇-水玻璃内墙涂料

实验十三聚乙烯醇—水玻璃内墙涂料
一、实验目的
学习内墙涂料的基本知识；掌握聚乙烯醇-水玻璃内墙涂料的制备方法和实验技术；通过排除实验中遇到的障碍，提高学生的动手能力和独立能力。

二、实验原理
涂料是一种液态或粉末状材料，把它涂装在物体表面上，能形成牢固附着的涂膜，对物体起着保护、装饰、标志等作用。

此外，它还可以具有特殊的功能，如防锈、防腐蚀、绝缘、导电、示温、防雷、防止海洋生物寄生等。

我国过去习惯把涂料叫做油漆，因为从前主要用桐油、生漆等作为涂料使用。

现在的涂料大多以合成树脂为主要成分，直接使用生漆、桐油或其他植物油的情况所以“油漆”一词逐渐少用。

聚乙烯醇—水玻璃内墙涂料的制备方法简单，原料易得，价格低廉，无毒无味，而且有阻燃作用。

使用这类涂料时操作方便，施工中干燥快，大量用于住宅和公共场所的内墙涂装。

由于内墙涂料的耐候性差，一般不适宜于外墙涂装。

制造这类内墙涂料时，除了聚乙烯醇和水玻璃外，还需添加表面活性剂、填（充）料和其它辅助材料，它们都是这类涂料的重要成分。

聚乙烯醇（PV A是本涂料的主要成份），起成膜作用，为白色至奶黄色的粉末固体，是由聚醋酸乙烯脂经皂化作用而成的高聚物。

在工业上，使用碱（一般用氢氧化钠）皂化的甲醇共以来生产聚乙烯醇（同时得到醋酸乙烯），该皂化作用又称为醇解。

由聚醋酸乙烯脂转化为聚乙烯醇的程度，称为皂化度或醇解度。

醇解度不同的聚乙烯醇在水中的溶解度差异很大。

本实验使用的聚乙烯醇的醇解度在98%左右，聚合度约为1700。

水玻璃即硅酸钠，是无色或青绿色固体，其物理性质因成品中Na2O/SiO2的比例（称为模数）的不同而异。

本实验水玻璃的模数为3。

在涂料中，水玻璃所起的作用与聚乙烯醇相似，但膜的硬度和光洁度较好。

表面活性剂主要起乳化作用，能使有机物聚乙烯醇、无机物水玻璃及其他成分均匀地分散成为乳浊液。

本实验中，可选用的商品乳化剂有：BL、OP-10和平平加-O等。

填料主要是各种石粉和无机盐，在涂料中起“骨架”作用，使涂膜更厚、更坚实，有良好的遮盖力。

常用的填充料有：
钛白粉（TiO2），相对密度4.26，是白度好且硬度大的粉末，具有很好的遮盖力、着色力、耐腐蚀性和耐候性，但成本较高。

立德粉（BaSO4.ZnS）又称锌钡白，相对密度4.2，白度好，但硬度稍差。

可用部分代替钛白粉以降低成本，但性能略差。

滑石粉为白色鳞片状粉末，具有玻璃光泽，有滑腻感，相对密度约为2.7。

化学性质不活泼，用以提高涂层的柔韧性和光滑度。

轻质碳酸钙是白色细微粉末，体质疏松，相对密度约2.7。

白度和硬度稍差，但价格低廉，加入后可降低成本。

通常是把以上各种填充料按一定的比例混合使用，取长补短，已达较高的性能比。

其它成分如颜料、防霉剂、防湿剂、渗透剂等，可按涂料的要求是当加入。

本内墙涂料的制备和成膜原理，是利用表面活性剂的乳化作用，在剧烈搅拌下将聚乙烯
醇和水玻璃充分混合并高度分散在水中，形成乳胶液。

然后加入其它成分搅匀，成为产品。

将涂料涂覆在墙面上，在水分挥发后，可形成一层光洁的、包含有填充料和其他成分并起装饰和保护作用的涂膜。

三、原料
聚乙烯醇水玻璃（模数=3）乳化剂BL 钛白粉300目立德粉300目滑石粉300目铬黄或铬绿轻质碳酸钙300目
四、实验操作
1．在装有电动搅拌器、滴液漏斗和温度计的三口瓶中加入128ml水，搅拌下加入7g聚乙烯醇。

用水浴加热，逐步升温至90℃，搅拌至完全溶解，成为透明的溶液。

冷却降温至50℃，加入0.5~1.0g的乳化剂BL，在50℃以下搅拌0.5h。

再降温至30℃，慢慢滴加10g 水玻璃。

滴加完毕，升温至40℃，继续搅拌0.5~1.0h，形成乳白色的胶体溶液。

停止加热。

2．搅拌下慢慢加入5g钛白粉、8g立德粉、8g滑石粉、32g轻质碳酸钙和适量的铬黄颜料。

充分搅拌均匀，即可得到成品。

本实验制得的内墙涂料可用于涂装内墙。

涂装前，墙面要清扫干净。

若有旧涂层，最好将其清除。

如有麻面或孔洞，可用本涂料加滑石粉调成的腻子埋补好。

涂装时涂刷1～2遍即可在墙上形成美观的涂层。

五、思考题
1.表面活性剂分为几类，涂料选用表面活性剂的依据是什么？
解：表面活性剂的分类方法有很多种，a根据表面活性剂的来源进行分类，通常把表面活性剂分为合成表面活性剂、天然表面活性剂和生物表面活性剂三大类。

按不同表面形式，b按溶解方式，可分为水溶性表面活性剂和油溶性表面活性剂；c按溶解后是否有离子游离，可分为离子型表面活性剂和非离子型表面活性剂；d按溶解后有离子游离，可分为阴离子型表面活性剂，阳离子型表面活性剂和两性型表面活性剂。

e按极性基团的解离性质分类，可分阴离子表面活性剂（硬脂酸，十二烷基苯磺酸钠）；
阳离子表面活性剂（季铵化物）；两性离子表面活性剂（卵磷脂，氨基酸型，甜菜碱型）；
非离子表面活性剂（脂肪酸甘油酯，脂肪酸山梨坦（司盘），聚山梨酯）。

2.填料的选用依据是什么？
3.怎样评价涂料的性能？
4.实验中遇到哪些障碍？如何解决？。