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弹性涂料配方设计和生产工艺控制,涂料在生产和使用过程中易产生气泡 且消泡困难
2019年07月11日    阅读量:100    新闻来源:中国建材网 cnprofit.com  |  投稿

弹性涂膜的弹性主要取决于弹性涂料本身的弹性以及涂膜的厚度,普通的涂料干膜厚度一般在40一80um,而弹性平涂干膜厚度要求不低于150um,拉毛弹性涂料厚度要求在150~300um。


要获得如此高的干膜厚度,就要求涂料的不挥发成份较高,而且为使涂膜具有好的弹性,还要求配方中乳液含量要高,一般至少要在45%以上,这使得分配给打浆的水量很少,分散时浆料粘度很大,涂料在生产和使用过程中易产生气泡,且消泡困难。


涂料如消泡不好,直接带来的弊病是涂膜会存在大量的针孔,破坏了涂膜的致密性和抗渗透性,因此消泡问题是弹性涂料配方设计上的一个重点,弹性涂料的生产工艺的控制也同样是一个难点中国建材网cnprofit.com。另外为使涂膜具有良好的弹性,所采用的弹性乳液的玻璃化温度(Tg)会较低,涂膜的耐粘污性较差,如不对配方进行相应调整,涂膜会很快受到外界污染,粘灰落尘,装饰效果变差,如何平衡涂料的弹性与耐粘污性也是弹性涂料配方设计中必须要考虑的问题。


1 弹性涂料的消泡问题

乳胶漆在生产过程中,需要加入的多种助剂都会导致泡沫的产生,在涂料生产和涂装施工过程中的剪切和搅拌过程也会将空气带人涂料而产生大量气泡,为此首先需要抑制气泡的产生,即从配方设计和生产工艺上尽可能减少产生气泡的因素,同时对已经产生的气泡要采取合理有效地的消除方法。

1.1原材料选取

1.1.1乳液的选取

乳液在聚合过程中所用到的表面活性剂的种类和用量对乳液的性能影响很大。弹性涂料中乳液用量大,乳液本身的粘度、起泡性、稳泡性对整个涂料的消泡影响较大,因此我们在选择乳液时要考虑不易起泡,稳泡能力差,对颜填料润湿能力强的乳液。

1.1.2颜填料的选取

颜填料粒子问的空隙中存在大量的空气,在制浆过程中填料粒子在高剪切作用下,被分散形成初级粒子,填料空隙间的空气则在连续相中形成气泡。颜料的比表面积越大,形成的微泡就越多,所得到的浆料粘度也越大,微泡的消除也越困难,因此,在选取颜填料时,应考虑填料的粒径,选取吸油量较低的颜填料。

1.1.3助剂的选取

1.1.3.1润湿、分散剂

由于润湿、分散剂的分子结构、分子量、疏水性等的不同,其在润湿分散能力、稳泡、防泡、抗水及展色方面各有强弱。因弹性涂料打浆分散用水量小,分散浆料粘度大,应选择分散能力强、降粘能力强的分散剂。对于外墙用弹性涂料,为提高涂膜的抗水性能,可以选择疏水改性共聚物胺盐型分散剂,在配方设计上,可以将两种功能不同的分散剂配合使用,效果会更好。润湿剂能协助颜填料的分散,但因其也是一种表面活性剂,必然会带来起泡的问题,因此在选取润湿剂时应考虑润湿能力强,具有良好润湿降粘性,同时不稳泡,不给消泡带来负面影响的润湿剂。

1.1.3.2消泡剂

消泡剂具有消泡和抑泡作用,当体系由于某种原因发生起泡倾向时,能阻止泡沫的形成,既具有抑泡作用;同时对于已存在的泡沫体系能迅速的分散,减薄的气泡壁的厚度,使气泡破裂,既消泡作用。选取消泡剂要考虑消泡剂的分散性和表面张力是否恰当,消泡能力强的消泡剂通常与体系的相容较差,在体系中不容易分散均匀,易使涂膜产生鱼眼、缩孔、缩边等弊病,为解决这一问题可以采用不同阶段使用不同消泡剂的方法,即在高速分散打浆阶段可加入消泡抑泡能力强的消泡剂,其对高剪切作用下泡沫的生成有很好的抑制作用,而在低速调漆阶段再加入消泡作用温和,与涂料体系相容性好的不含硅酮的以矿物油为基础的复合型消泡剂,这样涂膜的针孔和缩孔问题都得到了解决。

1.2生产工艺的控制

除去通过选取恰当的原材料及助剂来解决体系消泡问题外,生产工艺控制对于体系的消泡也是至关重要的。在前期分散打浆时,由于水量少,分散盘在浆料中的位置及分散速度一定要选取合适,分散盘位置不当或分散速度过高,会造成分散过于剧烈,使大量空气混入浆料,产生大量气泡,给消泡带来难度。第二阶段乳液和浆料混合时也会形成大量的气泡,这时必须要有足够的低速搅拌时间,在气泡充分消除后,才可对涂料进行增稠,否则未完全消除的气泡裹人粘度增高后的涂料中再想消除就很不容易了,会造成涂膜出现大量的针孔,影响涂膜的致密性。


2弹性涂料的耐粘污性

为保证涂膜在环境使用温度下具有一定弹性,弹性乳液的玻璃化温度必须低于环境使用温度,通常要低于0℃,乳液的玻璃化温度与环境温度的差值越大,涂膜的弹性越好。但过低的玻璃化温度会使涂膜在环境使用温度下发粘沾灰。如何平衡弹性涂料的弹性与耐沾污性也是弹性涂料配方设计的一个要点。提高耐粘污性的方法一般有以下几种:

(1)在选取乳液时,根据环境使用要求,选取玻璃化温度值合适的弹性乳液;也可采用弹性乳液与玻璃化温度较高的纯丙或苯丙乳液混拼的办法,来提高涂膜的硬度,从而提高涂膜的耐粘污性;另外选取核壳聚合的弹性乳液,这类乳液形成的涂膜在紫外线作用一段时间后,表面的齐聚物交联,形成一层极薄而致密的硬表面层,可提高涂膜耐粘污性。

(2)在配方设计时确定最佳颜料体积浓度(PVc)。在当PVc小于临界颜料体积浓度(cPVC)时,涂膜的拉伸强度随PVc增大而增大,延伸率随PVc增大而降低,耐粘污性提高,涂膜透气性提高。反之亦然。因此,在配方设计上要综合考虑多方面平衡,一般在拉伸强度和延伸率两条曲线的交点处的PVc值较为合适。另外在填料的选取上可将超细填料与粗填料结合使用,既保证了涂膜的拉伸强度又提高涂膜的致密性,提高涂膜的耐粘污性。

(3)选取合适的增稠体系,提高涂膜的流平性和表面平整度,也可以减少涂膜表面的积灰,提高涂膜的装饰效果。

(4)降低涂膜表面张力。在基料中引入能降低涂膜表面张力和吸水性的物质,可提高涂膜的耐沾污性。传统的方法是添加蜡类的防水剂,但这类防水剂的作用通常会随着时问的推移而降低,目前较好的办法是添加有机硅类防水剂,该类防水剂除具有长期憎水效果外,还具有优异的耐热性,不会在高温天气下出现回粘问题,具有优良的耐灰尘吸附性,通常添加量在5%。就有明显效果。


3 结束语

弹性涂料在生产及施工过程中消泡难的问题,是可以在配方设计中通过对原材料的合理选取,以及生产工艺的恰当控制来解决的,同时弹性涂膜耐沾污性较差的问题也可以通过对弹性乳液玻璃化温度的选取、PVc的控制以及添加合适的助剂得到解决,相信弹性涂料作为一种高性能的功能性涂料在未来的建筑涂料市场必将得到越来越广泛的应用。


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