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水性色浆的性能对多彩涂料彩粒渗色性能的影响

来源:复顿色彩科技(上海)有限公司 作者:张玉娟,程帝发,黄海栋 时间:2018-05-08 点击:
导读:介绍了多彩涂料的成粒机理及制备工艺。研究了水性色浆的粒径大 ⒈砻嬲帕Α⑻逑档膒H 以及颜料种类对多彩涂料凝胶稳定性的影响。结果表明:若控制色浆的这几方面性能,制得的水性色浆更适合制备性能优异的“水包水”多彩涂料。
1 概述
1.1 “水包水”多彩涂料概述
“水包水”多彩涂料是一种以水性乳胶涂料的小液滴构成涂料的分散相,以保护胶水溶液构成连续相的多相悬浮体系。“水包水”多彩涂料经喷涂于乳胶漆或石英彩砂漆表面,干燥后形成彩色花纹,类似于天然花岗石的外观装饰效果,因此其也被称为“液体花岗石”。水性多彩涂料由于层薄、质轻、效果逼真、可操作性强、环保安全、性价比高等优势,逐渐被市场接受,成为建筑内外墙装饰领域的热点产品。
1.2 “水包水”多彩涂料的成粒机理
“水包水”多彩涂料是由涂料中含有的与保护胶溶液不相容的色彩不同、大小各异的颗粒状分散相组成的一种复合悬浮分散体涂料。要实现这种不相容,“水包水”多相分散体系就必须在水性乳胶涂料分散于保护胶水溶液的瞬间,在涂料液滴的表面形成一层不溶于水的柔性膜(图1)。这层柔性膜一方面能阻止两相的物质相互渗透,另一方面为彩粒表面赋予同性电荷,依靠静电斥力及空间位阻的作用,防止彩粒之间发生二次凝聚,提供彩粒的悬浮稳定性。
彩粒结构示意图
1.3 水性色浆的概述
因颜料粒径小、比表面积大,表面自由能促使它们以聚集状态存在,不利于其在涂料中的分散和展色。颜料粉经润湿分散剂作用分散在介质中,利用机械研磨,使其在剪切力的作用下分散成稳定的颜料悬浮体,其中以水为分散介质的颜料悬浮体即为水性色浆。水性色浆由水、润湿剂、分散剂、消泡剂、助溶剂、pH 调节剂、颜料粉等组成。“水包水”多彩涂料为了形成天然花岗石的花纹,往往还需要对水性乳胶漆进行调色。调色时所用色浆的品质不一,往往会影响多彩涂料的造粒形状及粒子的渗色性能。本研究主要考察水性色浆的粒径、表面张力、pH、颜料的种类对彩粒渗色性能的影响。

2 试验部分
2.1 主要原材料及设备
硅丙乳液TL-661、硅丙乳液TL-686、弹性乳液TRC-4369,江苏日出化工有限公司;保护胶粉GTS,上海网格贸易有限公司;羟乙基纤维素(HEC),科耐欧贸易有限公司;增稠剂ASE-60,罗门哈斯有限公司;成膜剂C-12,美国伊士曼化工公司;分散剂5040,圣诺普科有限公司;分散剂A、表面活性剂、助溶剂,科莱恩化工(中国)有限公司;pH 调节剂、水性色浆,自制;颜料粉:铁黄、铁黑、炭黑,市售品;丙二醇、消泡剂、杀菌剂、焦磷酸钠,市售品。纳米粒径仪Nano-S90,马尔文仪器有限公司;雷磁便携式pH 计,上海仪电科学仪器有限公司;超细砂磨机,德国耐驰有限公司;SWC 永磁直流无刷搅拌机,上海微特电机有限公司;STM-2 斯托默黏度计,上海尼润智能科技有限公司;美谱达UV-1800PC 紫外可见分光光度计,上海美谱达仪器有限公司。
2.2 水包水涂料的制备工艺
2.2.1 保护胶溶液的制备
在分散容器中加入去离子水和适量的焦磷酸钠,高速分散(1 500~2 400 r/min)至焦磷酸钠完全溶解,然后加入定量的保护胶粉,高速分散至保护胶粉完全溶胀,备用。
2.2.2 基础漆的制备
在分散容器中依次加入去离子水、润湿剂、分散剂5040、pH 调节剂、填料,高速分散0.5 h,至填料分散均匀;再加入羟乙基纤维素(HEC),低速(500 r/min)搅拌,至HEC 完全溶胀;继续加入定量的杀菌剂、成膜剂、硅丙乳液TL-661、弹性乳液TRC-4369、丙二醇、消泡剂,再加入适量的保护胶溶液,低速搅拌均匀,备用。
2.2.3 水性色浆的制备
在分散容器中按照一定的配比依次加入表面活性剂、分散剂A、助溶剂、pH 调节剂、杀菌剂、消泡剂、颜料粉,高速分散30 min,预分散的颜料分散体经砂磨机研磨一定时间后,消泡,过滤,备用。
2.2.4 基础漆的调色
基础漆放置12 h 后,加入3%(质量分数)的色浆对其进行调色。
2.2.5 造粒
调色后的基础漆与保护胶溶液按照质量比1∶1加入到保护胶溶液中,用筛网或分散盘造粒,形成多彩粒子。
2.2.6 “ 水包水”多彩涂料的制备
在分散容器中依次加入去离子水、pH 调节剂、杀菌剂、消泡剂、硅丙乳液TL-686、成膜剂、碱溶胀增稠剂,低速搅拌0.5 h,制得清漆,加入彩粒悬浮液,低速搅拌,制得“水包水”多彩涂料。
2.3 性能检测
2.3.1 pH
pH 计经验证后对试样进行测试,测试3 次,取平均值。
2.3.2 粒径
将试样稀释相当倍数,置于Nano-S90 型纳米粒径仪中,设置设备测试参数,平衡5 min,测试20℃下试样的粒径。
2.3.3 渗色性能测试
搅拌造粒后,将彩粒悬浮液静置,待基础漆与保护胶溶液稍有分层后取上层清液(分散介质),利用UV-1800PC 紫外可见分光光度计测定其在可见光区波长范围的吸光度(以蒸馏水为参照物),以此来表征彩粒在体系中的渗色程度。
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