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矿粉作苯丙乳胶涂料功能填料研究
2011-08-04
对硅灰石、云母、滑石、膨润土作为苯丙乳胶涂料的填料进行了研究。结果表明,单一矿粉的加入,可改善苯丙乳胶涂料的综合 性能;矿粉的混合加入,在不影响苯丙涂料性能的情况下,可进一步降低其成本。
第 22 卷 第 2 期 999 年 3 月 非 金 属 矿 Non2Metallic Mines Vol122 No12 1 Mar. ,1999 矿 粉 作 苯 丙 乳 胶 涂 料 功 能 填 料 研 究 田 金 星 吴 自 强 尚 保 平 曹 跃 陈 火单 (武 汉 工 业 大 学 ,武 汉 430070) 摘 要 对 硅 灰 石 、云 母 、滑 石 、膨 润 土 作 为 苯 丙 乳 胶 涂 料 的 填 料 进 行 了 研 究 。 结 果 表 明 ,单 一 矿 粉 的 加 入 ,可 改 善 苯 丙 乳 胶 涂 料 的 综 合 性 能 ;矿 粉 的 混 合 加 入 ,在 不 影 响 苯 丙 涂 料 性 能 的 情 况 下 ,可 进 一 步 降 低 其 成 本 。 关 键 词 苯 丙 乳 液 非 金 属 矿 涂 料 综 合 性 能   乳 胶 漆 是 合 成 树 脂 乳 胶 漆 的 简 称 ,属 水 性 涂 料 间 。 之 一 。 它 是 以 合 成 聚 合 物 乳 状 液 为 基 料 ,均 匀 分 散 颜 料 、填 料 并 包 含 助 剂 的 双 重 非 均 相 分 散 系 统 。 当 前 ,以 石 油 化 工 产 品 为 主 要 原 料 的 油 漆 ,其 成 本 不 断 提 高 ,且 使 用 因 环 保 而 受 到 种 种 限 制 。 水 性 涂 料 ,特 别 是 乳 胶 漆 由 于 安 全 无 毒 、施 工 方 便 、干 燥 快 、保 色 性 好 等 优 点 ,首 先 在 建 筑 内 用 平 光 漆 中 取 代 油 漆 。 随 着 乳 液 生 产 工 艺 及 技 术 的 不 断 改 进 ,和 许 多 新 助 剂 的 使 用 ,乳 胶 漆 的 涂 膜 性 能 有 了 很 大 的 改 进 ,从 而 进 一 步 发 展 了 用 于 金 属 表 面 的 乳 胶 漆 、有 光 乳 胶 漆 及 聚 氨 酯 乳 胶 漆 等 。 近 十 几 年 来 ,乳 胶 漆 的 年 消 费 量 正 以 8 %~ 9 %的 速 度 递 增 ,可 见 乳 胶 漆 的 开 发 ,是 当 代 涂 料 工 业 发 展 的 重 要 方 向 之 一 。 作 者 主 要 研 究 了 加 入 不 同 种 类 填 料 非 金 属 矿 粉 ,对 苯 丙 乳 胶 涂 料 综 合 性 能 的 影 响 。 耐 水 性 :将 被 测 样 板 浸 入 规 定 的 水 中 ,在 规 定 温 度 下 浸 泡 规 定 时 间 ,取 出 样 板 并 用 纸 将 表 面 水 吸 干 , 观 察 涂 膜 表 面 有 无 起 泡 、起 皱 、脱 落 等 现 象 。 其 它 测 试 ,亦 均 按 1979 年 国 标 要 求 进 行 。 2   结 果 及 讨 论 211   工 艺 先 将 水 加 入 搪 瓷 杯 中 ,启 动 搅 拌 器 ,加 入 分 散 剂 , 搅 匀 后 依 次 投 入 矿 粉 、增 稠 剂 , 搅 拌 015h ,待 分 散 均 匀 后 再 加 入 苯 丙 乳 液 ,最 后 加 入 流 平 剂 和 消 泡 剂 ,再 搅 拌 015h 后 出 料 。 212 矿 物 填 料 种 类 及 用 量 试 验 填 料 矿 粉 用 于 涂 料 ,主 要 是 在 不 影 响 其 性 能 的 情 况 下 ,降 低 生 产 成 本 。 本 研 究 表 明 ,矿 粉 可 部 分 替 代 颜 料 。 21211   滑 石 粉 :本 研 究 选 择 了 滑 石 粉 ( - 45μ m ,品 位 ≥ 80 % ,白 度 ≥ 90 %) 的 不 同 用 量 ,其 试 验 结 果 ,见 表 1。 1 1 5 试 验 11   试 验 设 备 试 验 设 备 有 JJ21 大 功 率 搅 拌 机 、 00ml 四 口 烧 瓶 ,球 形 冷 凝 管 ,分 液 漏 斗 ,涂 24 杯 粘 滑 石 粉 的 加 入 ,改 善 了 涂 料 的 涂 刷 性 、贮 存 稳 定 性 。 其 用 量 应 以 6 %为 宜 。 度 计 ,电 热 干 燥 箱 ,黑 白 格 玻 璃 板 ,搪 瓷 杯 。 12   测 试 方 法 粘 度 :用 涂 24 杯 粘 度 计 测 试 ,以 试 样 从 涂 料 杯 流 出 的 全 部 时 间 ,为 该 试 样 在 该 温 度 下 的 粘 度 。 固 体 含 量 :将 试 样 放 进 烘 箱 烘 至 恒 重 ,将 烘 干 后 试 样 和 容 器 总 重 ,减 去 容 器 重 ,即 得 固 体 重 量 ,亦 可 将 其 用 百 分 数 表 示 。 作 用 机 理 : 滑 石 的 化 学 式 为 Mg3 [ Si4O10 ] (OH) 2 ,是 一 种 羟 基 络 合 物 。 由 于 羟 基 作 用 可 提 高 涂 膜 的 附 着 力 ,同 时 羟 基 易 和 极 性 极 团 形 成 氢 键 ,从 而 使 涂 料 具 有 一 定 的 触 变 作 用 ,改 善 了 涂 刷 性 和 防 止 颜 料 结 块 ,并 能 在 涂 膜 中 吸 收 伸 缩 应 力 ,避 免 和 减 少 涂 料 的 龟 裂 。 1 21212   硅 灰 石 :对 硅 灰 石 ( < 500 目 ,白 度 ≥ 94) 亦 遮 盖 力 :在 黑 白 格 玻 璃 板 上 ,用 刷 子 将 涂 料 均 匀 涂 刷 至 看 不 到 黑 白 格 为 止 ,记 下 所 用 涂 料 重 量 ,以 选 择 了 不 同 用 量 ,试 验 结 果 ,见 表 1。 当 硅 灰 石 的 用 量 为 6 %时 ,涂 料 的 流 平 性 、涂 刷 性 、遮 盖 力 、白 度 均 得 到 了 改 善 。 试 验 还 发 现 ,若 采 用 - 800 目 硅 灰 石 ,其 用 量 可 达 10 %。 2 g/ m 表 示 。 贮 存 稳 定 性 : 将 试 样 放 入 100ml 量 筒 , 静 置 硅 灰 石 [ Ca3 (Si3O9) ]中 硅 与 周 围 的 四 个 氧 结 合 4 8h ,观 察 沉 降 值 。 - 4 流 平 性 :将 涂 料 调 至 施 工 粘 度 后 ,涂 刷 在 已 有 底 成 [ SiO4 ] 四 面 体 ,Ca 配 位 数 是 6 ,其 配 位 多 面 体 属 歪 斜 的 八 面 体 ,结 晶 呈 纤 维 状 或 针 状 。 这 种 特 殊 结 构 ,使 得 它 与 钛 白 粉 配 合 使 用 ,可 更 好 地 发 挥 钛 白 粉 20 — 漆 的 样 板 上 ,使 之 平 滑 均 匀 ,然 后 在 涂 膜 中 部 用 刷 子 纵 向 抹 一 刷 痕 ,观 察 刷 痕 消 失 、涂 层 恢 复 平 滑 的 时 — 的 着 色 能 力 和 遮 盖 力 ,从 而 使 白 色 涂 料 有 明 亮 的 色 调 ,并 可 作 为 涂 料 的 平 光 剂 、增 加 剂 。 K2O非3Al2O3非6SiO2 非2H2O ,细 度 - 325 目 ,p H = 7~ 8。 其 加 入 量 与 涂 料 性 能 的 关 系 ,见 表 1。 2 1213   云 母 :本 研 究 用 的 是 白 云 母 ,其 主 要 成 份 为 加 入 云 母 可 改 善 苯 丙 涂 料 的 耐 擦 洗 性 、耐 水 性 、 表 1 矿 粉 用 量 (最 佳 值 ) 对 结 果 的 影 响 配 方 / % 结 果 试 验 号 钛 立 滑 石 硅 灰 云 母 膨 润 苯 丙 苯 丙 其   他 贮 存 稳 定 性 ml/ 48h 流 平 性 min 涂 刷   性 耐 水   性 耐 擦 洗 次 遮 盖 力 白   度 粘 度   s 白 德 粉   粉   石 粉       液 及 其 他 2 粉 土 g/ m 2 19 19 15 6 75 75 75 无 沉 降 12 9 好 好 不 起 泡 不 起 泡 不 起 泡 不 起 泡 不 起 泡 不 起 泡 > 96h 290 280 275 290 320 318 306 300 280 280 86 40 40 58 38 42 32 40 6 8 9 6 88 88 87 86 85 86 10 12 10 9 较 好 好 2 3 30 30 68 67 95 58 无 沉 降 无 沉 降 无 沉 降 无 沉 降 1 0 较 好 1 4 3 6 3 3 5 5 10 9 1 2 2 3 30 好 280   注 :各 试 验 所 获 涂 膜 外 观 ,均 不 脱 粉 ,不 裂 ;14 3 , - 4 ℃ 下 不 冻 ;16 3 3 , - 4 ℃ 下 不 冻 ,固 含 量 55 % ,外 观 刷 痕 也 无 。 涂 刷 性 。 由 于 云 母 具 有 优 良 的 耐 热 、耐 酸 碱 和 电 绝 缘 性 ,加 入 涂 料 中 可 提 高 涂 料 的 耐 火 、耐 化 学 品 、耐 候 性 ,并 可 防 止 紫 外 线 和 水 份 穿 透 ,以 防 止 其 龟 裂 、 推 迟 粉 化 。 将 加 入 云 母 粉 的 苯 丙 涂 料 涂 于 墙 上 ,一 年 半 后 外 观 仍 无 变 化 。 但 云 母 粉 的 用 量 要 适 当 ,否 则 将 影 响 苯 丙 涂 料 的 综 合 性 能 。 石 微 粒 ,最 小 微 粒 可 达 晶 胞 级 ,故 它 具 有 很 大 的 比 表 2 面 积 (约 为 100m / g) ,因 而 具 有 很 强 的 吸 附 能 力 。 这 就 使 得 它 既 可 作 为 填 料 ,又 可 作 为 悬 浮 剂 用 于 涂 料 中 。 21215 协 同 效 应 试 验 :以 上 只 是 研 究 了 单 一 矿 粉 对 苯 丙 乳 胶 涂 料 性 能 的 影 响 ,考 虑 到 矿 粉 填 料 间 可 能 会 有 某 种 协 同 效 应 ,又 做 了 几 种 矿 粉 填 料 同 时 加 入 的 试 验 。 效 果 较 好 的 一 组 试 验 结 果 ,见 表 1。 当 矿 粉 的 加 入 量 达 12 %时 ,苯 丙 乳 胶 涂 料 的 综 合 性 能 都 较 好 。 2 1214 膨 润 土 : - 325 目 钠 基 膨 润 土 ,既 可 作 填 料 , 亦 可 作 增 稠 剂 ,部 分 取 代 钛 白 粉 、立 德 粉 和 HEC。 其 用 量 对 苯 丙 乳 胶 涂 料 性 能 的 影 响 ,见 表 1。 膨 润 土 的 加 入 ,增 强 了 涂 料 的 贮 存 稳 定 性 和 耐 低 温 性 能 ,同 时 还 可 使 涂 料 的 耐 擦 洗 性 保 持 在 300 次 以 上 。 其 用 量 应 以 5 %为 宜 。 3   结 论 在 苯 丙 乳 胶 涂 料 中 ,加 入 适 量 矿 粉 ,可 改 善 其 工 艺 及 使 用 性 能 ,亦 可 降 低 其 生 产 成 本 。 参 考 文 献 膨 润 土 (Na0166 非Al4 [ ( SiAl) 8O20 ] (OH) 4 非 H2O) 在 酸 性 介 质 中 ,表 面 带 正 电 ,在 其 它 情 况 下 均 带 负 + + 2 + 1 2 3 古 阶 祥 1 非 金 属 矿 原 料 特 性 与 应 用 1 武 汉 :武 汉 工 业 大 学 出 版 ,1990 吴 自 强 1 膨 润 土 在 涂 料 中 的 应 用 1 广 东 涂 料 信 息 ,1997 , (1) :16 18 陆 亨 荣 1 建 筑 涂 料 生 产 与 施 工 1 北 京 :建 工 出 版 社 ,1990 电 。 在 正 电 荷 缺 位 , 而 吸 附 的 Na 、 K 、Ca 、 2 + 社 Mg 等 在 水 中 溶 解 时 ,膨 润 土 在 整 个 p H 值 区 间 , 表 面 均 带 负 电 。 故 一 般 情 况 下 ,可 将 其 看 作 一 个 带 负 电 的 大 离 子 。 在 水 介 质 的 胶 体 溶 液 中 ,一 方 面 ,带 负 电 的 膨 润 土 微 粒 ,在 各 方 向 水 分 子 的 撞 击 下 发 生 布 朗 运 动 ,其 自 身 粒 子 之 间 ,由 于 同 性 电 荷 相 斥 ,使 膨 润 土 微 粒 悬 浮 ;另 一 方 面 ,它 在 水 中 会 分 解 成 蒙 脱 ~ 4   涂 装 工 学 (日 文 ) 11983 ,18 (4) :167~ 173 收 稿 日 期 :1998211229 ( 上 接 第 13 页 ) 材 料 的 关 系 ,成 本 价 格 较 高 ,不 适 于 大 规 模 工 业 化 生 产 ,产 品 主 要 适 用 于 日 用 化 工 等 特 殊 行 业 。 4 结 语 1 1 以 煅 烧 高 岭 土 为 母 核 ,用 TiO2 进 行 包 膜 ,可 主 要 参 考 文 献 1   昭 502123097 制 得 优 质 的 复 合 钛 白 粉 。 工 艺 条 件 为 :温 度 70 ℃ ; p H = 2 ;煅 烧 高 岭 土 ∶水 ∶ TiCl4 = 1∶10∶215~ 3 ,包 膜 时 间 为 215~ 3h。 最 终 产 品 的 包 覆 率 为 95 % ,包 覆 厚 度 为 0120μ m。 2   GB 1532521 3 4 联 邦 德 国 DE 2513483 USP 5248556 ,1993 2 1 本 工 艺 制 得 的 复 合 钛 白 粉 ,因 工 艺 和 所 用 原 收 稿 日 期 :1998212207 — 21 —
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