助剂配方
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根据粉料及乳液添加量不同,各种助剂均不同。以生产一吨乳胶漆计算,普通内墙配方。粉料450-500公斤,乳液100-150公斤,分散剂5,分散前加消泡剂1.2,羟乙基纤维素(无机增稠剂)2-4公斤,分散结束加乳液后,流变剂1-2,消泡剂1.5,杀菌剂1-2,多功能助剂(AMP-95)1-2,丙二醇或乙二醇8-15,液体(有机)增稠剂2-4。粉料加的多,乳液就应加的少,乳液加的少,漆膜耐擦洗就差,等级就降低。无机增稠剂加的多,液体增稠剂加的少。成膜助剂用量是乳液用量的5-8% 。
乳胶漆的弊病如返粗、沉降、分层、浮色、发花等都与润湿分散有关。这一切已经得到众多的工程师证实。
1.润湿分散机理
乳胶漆是高分子聚合物的水分散体与颜填料水分散体的混合物。要使颜填料均匀地和乳液混合在一起必须经过润湿、分散、稳定三个阶段。润湿:以润湿剂、分散剂对颜填料的气固界面进行液固界面转换。分散:通过高速分散机、砂磨机等机械设备做功剪切颜料颗粒,使颗粒由聚集体和附集体分为原级粒子,同时以润湿剂、分散剂置换剪切出来的原级粒子表面。稳定:由机械做功剪切开来的原级粒子表面被润湿剂、分散剂吸附其上,以双电层、位阻等作用使原级粒子表面带有同种电荷相互排斥及位阻而稳定化。
2.分散剂的种类和特点
目前在用的分散剂主要分为,无机类、有机类和高分子类。以六偏磷酸钠,三聚磷酸钠磷系分散剂由于缺少电荷性,正在逐步淡出。有机类主要是非离子表面活性剂如聚氧乙烯烷基苯基醚。主要起润湿作用。高分子类有聚(甲基)丙烯酸钠(铵)盐。马来酸酐与二异丁烯共聚物的钠(铵)盐水溶液。高分子分散剂在颜填料的分散过程中除提供静电排斥力外,还能提供有效的位阻斥力。这是其在当今乳胶漆制造中被广泛选用的主要原因。
3.影响分散剂分散性能的因素
1)结构
高分子分散剂由亲油端(疏水端)和亲水端(疏油端)组成。亲油端吸附在颜填料颗粒表面,提供电荷。分散剂的亲水性不能太强,亲水性太强,亲油性趋弱,无法吸附在颜填料颗粒表面。经剪切的颜填料以范德华力重新聚集,变大而沉降。为使分散剂充分地在稳定阶段起作用,一般认为分散剂在水中经充分搅拌能溶解即可。这样的分散剂亲油性比较强,能牢牢吸附在颜填料颗粒表面,稳定效果好。反之,进入水相很快溶为一体,以后的贮存会出现问题。2)分子量分布
分子量分布是检验分散剂的重要指标。好的分散剂应该是分子量适宜,分子量分布窄的高分子聚合物。只有极窄一段分子量的带亲油亲水端的高分子聚合物能吸附在各类无机、有机颜填料颗粒表面。分子量分布过宽其中一段能吸附在颜填料颗粒表面,其余的则溶解在体系中,在体系中由于亲水性不能代替成膜物质而多余。又由于分子量分布过宽有效成份低也造成分散剂用量不足,以后的稳定也会出现问题。
3)中和剂及PH值
用氢氧化钠、氨水作中和剂使高分子分散剂有水溶性。又因碱的品种不同分为钠盐、铵盐。从分散剂效率来看钠盐高于铵盐。而铵盐在乳胶漆成膜后会慢慢释放氨气。使分散剂也变成成膜物质,增加了漆膜的耐水性,故在外墙有广泛的运用。
体系的PH值对分散稳定有极大关系。颜填料颗粒表面有某种电荷(如正电荷)其表面就会吸附相反符号的电荷(即负电荷)构成双电层。在滑动面处产生的动电位叫zeta电位,这就是我们通常所测的颗粒表面的电位。Zeta电位不是粒子界面的电位,只是吸附层外侧的电位,吸附层越厚,zeta电位就越低。假如颗粒表面上的正电荷数与固定层吸附的负离子数相
等,zeta电位就变成了零,此时对应溶液的PH值称为等电点。
每一种颜填料都有一个等电点,在某PH值时电荷为零或中性。将分散体系的PH值偏离乳胶漆常用颜填料等电点,可得到好的分散稳定效果。
4.分散剂的选用
1)品种
乳胶漆制造一般选用有机润湿剂和高分子分散剂合用。以解决润湿分散稳定。分散力强、效率高、稳定性好是选择的关键。可制白浆作热贮作对比试验,以同样配方,不同分散剂(取同样固含量)作测定。
原料名称
添加量
原料名称
添加量
分散剂
5
钛白粉
30
润湿剂
1
立德粉
200
消泡剂
1.5
轻钙
70
杀菌剂
1
重钙
125
丙二醇
15
滑石粉
50
无离子水
240
煅烧高岭土
25
2)试验步骤
准确称取分散剂、润湿剂、消泡剂、杀菌剂、丙二醇、无离子水放入搪瓷烧杯中用实验室用高速分散机低速搅匀,随后放入称量准确的各类粉料,等搅拌均匀后,用高速(1400r/min)分散45分钟,装入玻璃瓶密封瓶口,放入60℃烘箱一星期后,用玻璃搅棒搅拌,能轻松触底为最优。稍硬但用力搅拌能均匀为次之,有硬块,不能搅拌为差。以此法来评判分散剂的优劣基本准确,也可作为选用分散剂的依据。用同等数量不同品种的分散剂制乳胶漆热贮两个星期后观察能得到同样的效果。
3)用量
粘度(y)
分散剂用量(x)
图一
按照颜料分散剂加量曲线理论作应用试验。先设计配方如表1,同一种分散剂不同用量制浆。测粘度,找出粘度的最低点及相对应的分散剂用量x,实际用量略作放大,即X=1.2·x(X为乳胶漆配方中的实际用量)。当然在各粘度点必须检查细度作为参考。
a) 与色浆相容性试验
以同配方,同等数量
5. 与色浆相容性试验
以同配方,同等数量不同牌号的分散剂制外墙乳胶漆,再混入同种的色浆。热贮一段时间观察乳胶漆与色浆的相容性。涂膜制板观察涂膜均匀性来评判分散剂的适用性。
漆膜耐水试验
同配方等量不同结构的分散剂如钠盐,铵盐,制漆按GB/T9755-2001耐水性项目,观察漆膜耐水性,如96小时无变化可延长时间。观察漆膜耐水性,来评判和选择分散剂。