我国建筑节能涂料市场分析报告及前景预测

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我国建筑节能涂料市场分析报告及前景预测：

1  我国节能涂料市场

我国是当今世界涂料潜在市场最大、发展最具活力的国家。我国建筑能耗占社会总能耗的27%左右，居全国各类能耗之首，建筑能源应用效率仅为发达国家的1/3，存在巨大的潜力空间。据建设部统计数字显示，我国现有400亿平米 既有建筑，约130多亿平米 需要进行节能改造，按200元/平米计算，约需耗资2.6万亿元。这将给节能环保涂料市场带来巨大的商机。随着我国建筑业的快速发展，建筑能耗也相应增多，近几年来，全国居住建筑能耗在基本不供热水的情况下， 消耗的能源量就占全国能源消耗总量的12.6%。每年城镇建筑仅采暖一项消耗的能源量就占全国能源消费总量的11.5%，占采暖区全社会能源消耗的20%以上，在一些严寒地区，城镇建筑能耗高达当地能源消耗的50%左右。其中，以采暖和空调能耗为主，占建筑总能耗的50-70%。

我国国民经济连续以两位数增长，建筑业持续发展，住房产业的繁荣以及汽车制造业的不断扩大使装饰涂料的需求也随之增加。数据表明，目前中国装饰涂料的人均消费约为1L，而欧洲国家和美国的人均消费约为10L，差距清晰地反映了中国涂料市场存在的巨大潜力空间。

今后3年，我国农村将有5.68亿平米住宅需求，农村涂料市场的发展潜力极大。未来5年，中国建筑涂料的使用量将以每年15%左右的速率增长。到2007年，全国建筑涂料的总产量将达160万他。根据北京奥运规划，奥运会场馆的建设高峰期在2004年至2006年，其他所有配套设施将在2007年年底全部完成。因此，北京的涂料市场需求高峰期在2006年至2007年出现，北京建筑涂料市场的需求总量增长将继续保持在10-15%。

我国涂料行业和其他行业一样，在经历了早期以数量、产量占领市场的阶段后，必然要走向分化。首先是市场环境的变化导致涂料企业众多而产品趋同，在这一背景下，更新换代、环保节能涂料将会占据市场的主导地位。其次是涂料行业的准入门槛提高，以环保、节能为概念的产品将会有更多的市场空间。


2 前景广阔的新型建筑涂料

建筑隔热材料中建筑隔热涂料因经济、使用方便和隔热效果好等优点而越来越受到人们的青睐，发展前景光明，将有望促进涂料市场和隔热材料应用领域的拓展。根据建筑隔热涂料隔热机理和隔热方式的不同，可分为阻隔型隔热涂料、反射型隔热涂料及辐射型隔热涂料3类。阻隔型隔热涂料是通过对热传递的显著阻抗性来实现隔热的涂料。水性反射型隔热涂料是在铝基反光隔热涂料的基础上发展而来，通过选择合适的树脂、金属或金属氧化物颜、填料及生产工艺，制得高反射率涂层，反射太阳光来达到隔热的目的。辐射型隔热涂料是通过辐射的形式把建筑物吸收的日照光线和热量以一定的波长发射到空气中，从而达到良好的隔热降温效果。

台湾地区的节能涂料———快意断热胶，成为建筑节能材料市场的新亮点。快意断热胶可以直接喷涂于钢材、水泥墙及建筑物表面，形成隔热、隔音、防水保护层，达到高效隔热、断热、恒温的功能，从而有效降低室内温度。专家表示，集隔热、防漏、保护、装饰于一体的新型节能产品非常适用于气候炎热、夏季时间长的地区。

日本三箭公司研制出一种可以过滤太阳辐射但不影响采光的高性能涂料，该产品问世后得到日本环境省等官方机构的大力推荐，目前该涂料在日本已广泛用于建筑物玻璃的节能降耗处理。被涂覆后的普通玻璃能够在完全不影响采光的前提下，削减68%的红外线和95%的紫外线，使一块普通玻璃产生质的改变，固化后玻璃的光学性能远超市面上的节能玻璃。这种新型涂料的问世是建筑节能发展中一个划时代的产品。据国外研究机构和专家鉴定，涂覆了该涂料以后的玻璃，能够使室温降低2-5℃，使建筑能耗降低12-14%。

BCDEF 魔力士G 防水隔热节能涂料是德国魔力士化工公司和广州伊高化工公司合作，引进德国魔力士隔热涂料的技术。魔力士防水隔热节能涂料是将航天飞机隔热保温技术转为民用的一种高科技特种涂料。魔力士涂料加入了高科技生产的空心微粉，所以除具有一般涂料的特性外，还具有极强的防水、隔热和防火效果。经国内外权威部门测试，其对光的反射系数为86%以上，导热系数为0.186W/没•K 具有很好的隔热效果。在实际应用中，能有效地降低房屋所集聚的太阳热量，能降温8-10℃，从而令室内温度得到降低，减少了空调的运转成本L 起到了环保节能的作用。

魔力士涂料是水溶性涂料，对人体、环境无危害，是环保型产品，同时具有保温、防水、防腐、阻燃等功能。

深圳得汛公司引进了一种新型节能涂料。该涂料具有可以过滤太阳辐射但不影响采光的高性能，被涂覆的普通玻璃能在完全不影响采光的前提下，削减68%的红外线和95%的紫外线。


3  政策引导节能涂料发展

中国快速发展的市场，尤其是在住宅方面，给节能涂料带来了很大的空间。上海汇丽涂料有限公司陈建领表示，节能涂料的未来市场空间将会很大。北方地区早在10年前就开始使用建筑节能材料，比如京津唐地区、山东、辽宁等地，正是看到这个巨大的市场，3年前他们公司开始研制这种节能涂料，现在已经开始向江浙地区进军。

国家建设部已提出到2010年全国城镇建筑总能耗要基本实现节能50%，到2020年北方和沿海经济发达地区和超大城市要实现建筑节能65%的目标”。随着建筑节能标准的出台，发展低能耗、保温隔热性能好的新型墙体材料成为主流趋势。相关规定的出台致使建筑隔热涂料开始受到青睐。近年来国家为了引导我国节能涂料市场健康地发展，出台了一系列政策和法规，在政策支持下，节能涂料行业的发展将更加迅速。

为了推行节能建筑，建设部从2006年起全面推行节能建筑认证体系，广州被建设部列为节能试点城市。巨大的建筑节能市场将带动建筑涂料产业进行新的洗牌，年销售额或产值在500万元以下的涂料企业将关闭或转产，建筑涂料不到500t、工业涂料不足100t、特种涂料在60t以下的涂料企业不得开工建设。经过政策的引导和市场的竞争，我国上万家涂料企业最终将减少到5000家左右。厦门市已经被国家建设部确定为南方建筑节能综合试点示范城市，今后房屋建筑将强制执行节能标准。建筑节能涂料巨大的市场商机，已经引来了国外的涂料巨头.2006年3月23日，澳大利亚著名环保型节能涂料巨头澳得利正式宣布进军中国市场。澳得利全新节能涂料不仅能降低建筑整体成本，而且能使室内温度降低12-15℃，减少能耗达61%，具有极佳的节能、隔热、保温、防水、防腐和阻燃等效果。目前L 国际十大涂料巨头都已在我国开辟了市场。

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一个城市给人印象最深的是矗立于主干道两侧高耸的风格色彩多样的建筑物, 有高层商务楼、多层住宅、中高层企事业单位的自有建筑物, 它们构成都市美丽的风景, 反映了一个城市的文明程度。城市的外衣是建筑物, 而建筑物的外衣是装饰色彩各异的外墙。说到建筑物外墙, 它不但对建筑物内部结构起到保护作用, 而且在外墙上采用不同的覆盖表层, 还起到美观、装饰建筑物外观的效果。据报道, 在欧美发达国家高层建筑采用高级外墙涂料装饰已高达90%, 在日本亦已达到80%以上, 在东南亚、新加坡、马来西亚等国, 高层建筑外墙必须采用涂料装饰已用法律形式固定下来。在我国, 建筑涂料已进入前所未有简黄金发展时期, 国家宏观政策、地方法规的出台, 都为建筑涂料的发展创造了极为有利的条件, 新产品、新技术不断涌现, 建筑涂料的发展前景十分广阔。近几年外墙建筑涂料异军突起, 用外墙涂料装修的各类建筑物比比皆是, 但随之暴露出的工程质量问题也日渐增多。


一、外墙涂料种类

外墙建筑涂料产品主要有两大类别:一是水性外墙涂料, 一是溶剂型外墙涂料。

水性外墙涂料是以水为溶剂, 无毒、无味、不燃, 属绿色环保产品,是建筑涂料的发展方向。可分为: 合成树脂乳液类( 苯丙、纯丙、有机硅改性丙烯酸、水性聚氨酶等各类薄质涂料及厚质涂料) : 无机高分子建筑涂料( 硅酸盐、硅溶胶为基料配制的各种无机高分子涂料) : 有机无机复合涂料( 合成树脂乳液与硅溶胶为基料配制的涂料) 。

溶剂型外墙涂料大多以芳香烃作溶剂, voC 含量较高, 不利于环保, 但该类涂料具有硬度高、涂膜丰满、施工不受季节限制等特点。

近年来出现了低毒溶剂型涂料, 以脂及烃或其它低毒溶剂代替芳香烃溶剂, 减少了污染, 又保持了原有性能, 有较好的发展前途。可分为: 丙烯酸类、低毒型丙烯酸类: 聚氨酯类、丙烯酸聚氨酯类; 有机硅丙烯酸树脂类; 氟碳树脂类。


二、外墙建筑涂料的选择

外墙涂料不比内墙涂料, 后者可以每年重新涂装, 作为外墙是不可能的。因此外墙涂料的选择需要慎重。外墙涂料要满足建筑涂料饰面的要求, 必须向高性能发展, 即要有好的耐候性、耐沾污性及保色性才能在激烈的竞争中立于不败之地。在选择涂料进行外墙面装修时要分清建筑物的类型, 是多层还是高层、是新楼还是旧楼改造、维修期限的时间要求等。

1.我国地域辽阔, 气候条件复杂, 各地气候差异较大。必须考虑当地的气候条件, 如日照、风雨、温湿度及气候质量等。临海城市的建筑物要重点选择耐盐雾性好的涂料: 在酸雨污染的地区, 应选择具有耐酸雨性质的外墙涂料; 南方多雨地区应选择防霉、防藻性能好的外墙涂料。

2.选择外墙涂料应能适应施工环境条件, 如气温低于5℃, 不宜使用乳液涂料, 否则涂层成膜不好, 易出现开裂、脱落等问题。如在较低温度施工, 应选择溶剂型涂料。

3.适用于住宅、公共建筑、工业建筑和其他构筑物( 如立交桥、两架桥等) 等各类装修工程的涂料, 可选用丙烯酸共聚乳液薄质外墙涂料( 含苯丙、纯丙烯酸乳液外墙涂料、有机硅丙烯酸乳液薄质外墙涂料、水性聚氨酯外墙涂料) 。

4.适用于住宅、公共建筑和工业建筑等各类装修工程的涂料, 可选用丙烯酸共聚乳液厚质外墙涂料( 含复层、砂壁状等外墙涂料) 。

5.适用于高层住宅、公共建筑、工业建筑和构筑物各类装修工程,可选用低毒溶剂型丙烯酸外墙涂料、溶剂型丙烯酸聚氨酯外墙涂料。

6.适用于高层住宅、公共建筑、工业建筑和构筑物中抗沾污性及耐候性要求高的各类装修工程, 可选用溶剂型有机硅改性丙烯酸树脂外墙涂料、溶剂型氟碳树脂外墙涂料。

7.在外墙涂料饰面装修中, 严禁使用聚乙烯醇缩甲醛及其同类性能的涂料、聚醋酸乙烯均聚物乳液类( 含EvA 乳液) 涂料、氯乙烯一偏氯乙烯共聚乳液外墙涂料。


三、外墙涂料的质量通病及原因

外墙的质量通病主要有外墙块料面层、涂料基层的裂缝、粉化、脱落、退色、渗漏, 使用年限短等一系列的质量问题。外墙涂饰材料基层和面层的龟裂以及其他一系列的质量问题的形成主要有以下几个方面的原因:

1.基层、面层所用材料本身原因: 选用的原材料质量不合格。例如, 材料的空隙率比较大, 容易含水, 属于亲水性材料, 抗渗、抗冻性能差, 导致外墙基面层材料的强度降低、体积膨胀, 不能抵抗大气的风化。降低了外墙材料使用的耐久性。

2.施工原因: 外墙在施工时, 新墙体或基层水份未干透, 就立即覆盖涂饰, 待基层风干时, 产生收缩缝隙, 或是外墙施工基层抹灰厚薄不均, 产生不均匀收缩, 贴块料有空鼓, 缝隙未填实, 施工形成空洞等, 例如: 泛水、雨蓬、以及门窗临边处未做防水处理等因施工问题造成的外墙质量通病, 是不可忽视的原因。

3.环境因素的原因: 外墙材料在使用过程中, 长期受到自然因素和使用因素的破坏。天然的石材、陶瓷砂浆与砼都属于亲水性材料, 长期暴露在外, 受到空气中潮湿水份和有害物质的物理与化学作用。

4.使用因素的原因: 人为的机械作用, 同样对外墙造成伤害。例如: 在外墙表面凿洞、打孔安装空调, 在门窗临边安装防盗铁栅金属网, 在外墙与屋顶墙上安装广告牌等。防水处理不好, 会渗漏; 对金属的保护不好产生锈蚀, 污染了外墙表面, 造成人为的侵害。


四、外墙涂料的通病防治措施

1.基层表面: 如有裂缝、缺棱、掉角、疏松等现象应进行修补处理,以保证基层表面的坚实、牢固。

2.基层含水率应符合施工规范要求, 一般水性涂料含水率<10%,溶剂型涂料<8%。根据经验水泥砂浆夏天养护一般14 天, 冬天28 天基本可达到此要求。含水率要求在实际施工中是十分重要的, 凡是因为抢工期而没有足够养护期的工程, 涂料饰面易出现发花、脱落等弊病。

3.封底处理不论是薄质还是厚质外墙涂料, 特别是水性外墙涂料, 一般均需进行封底处理。根据基材的具体情况选择不同类型的封闭底漆。封闭底漆有水性和溶剂型的, 有一般封闭底漆, 有抗碱封闭底漆, 其作用主要是避免因墙体过于干燥而大量吸附涂料中的液体部分, 造成附着力差进而脱落及由于基材吸收涂料不均而引起发花等弊病。封闭底漆的另一个作用是增加基材的强度, 从而增加与涂料的附着力。对于碱性大的基材, 必须采用抗碱封闭底漆以防止基材的碱性物质析出, 造成涂料饰面泛白、发花等。

4.大面积墙面应根据设计要求划格作业, 做分隔线处理的分隔条必须选用硬质、挺拔的材料完成, 否则会因划格条的质量差直接影响基层面质量, 达不到预期装饰效果。

5.建筑包墙的涂装施工应自上而下进行, 这样可避免在涂装时可能发生的涂料液滴沾污下层己涂刷完毕的墙面上, 保持涂料饰面均匀、整洁。

6.对于旧墙面进行涂料饰面的维修及改造时, 应对旧墙面的基底进行不同处理。应铲除浮灰及已粉化的涂层或已松动的基材, 需要对旧墙面进行清洗, 以免影响新涂料的附着力, 最好是清除疏松的旧装饰层后, 进行界面处理。
7.及时做好已遭到侵蚀破坏外墙表面的保护修复工作。采用先进的材料进行保护处理。

总之, 对外墙涂饰质量通病的防治, 虽然困难比较大、比较多, 相信随着科学技术的发展, 经济条件的成熟, 人们环境意识的加强, 建筑物外墙装饰的质量问题会很快得到重视, 并且在政府和更多有识人士的支持下, 会有更多很好的解决方法。

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摘　要　采用水性有机硅树脂和无机硅酸钠溶液共混改性后而制备的黏结剂为基料,以缩合磷酸铝为反应固化剂,通过添加空心陶瓷微珠和金属铝粉等功能性填料,制得耐600 ℃高温、隔热保温效果显著的隔热涂料。
关键词　耐高温;隔热保温;隔热涂料

1 　前言
随着我国工业生产步伐的加快和城镇集中供热工程的发展,特别是热电联供产业的迅速发展,高温管道工程的建设将进入了一个新的发展阶段。为实现节能减排目标,高温管道保温工程将朝着降低成本、延长寿命、提高节能效率等目标推进,具体保温应用技术向高效、薄层、隔热防水外护一体化的方向发展。
目前大量应用的130 ℃以下的热水及低压蒸汽管道一般采用聚氨酯泡沫保温加高密度聚乙烯夹克结构; 而130 ℃以上的高温管道多数采用无机与有机相结合或纯无机的复合保温结构,如微孔硅酸钙与聚氨酯泡沫的复合;玻璃棉或岩棉与聚氨酯泡沫的复合;硬质硅酸盐复合绝热管壳与聚氨酯泡沫的复合;玻璃棉或岩棉与空气层结构的复合等。这些传统的高温管道隔热保温措施存在着保温层厚、接缝过多、附着力差防水性不好等缺点。以改性无机黏结剂为基料,采用抗热性强的空心陶瓷微珠和金属铝粉作主导填料,利用缩合磷酸铝为反应固化促进剂,研制而成的耐高温隔热保温涂料,应用于各种工业高温管道表面,在高温热环境中,由轻质、中空、疏松的陶瓷微珠多级组合和金属铝粉形成的无机涂膜,利用其热导率极低的空气微孔层和反射层来阻隔热能传递,有效抑制辐射传热和对流传热,从而达到降低涂覆表面的热平衡温度,隔热保温效果显著。

2 　实验部分
211 　主要原料
⑴硅酸钠:山东东岳化工有限公司;
⑵耐高温有机硅乳液:美国道康宁公司;
⑶环氧树脂乳液:无锡新材料发展有限公司;
⑷乙醇胺:河北海森化工有限公司;
⑸浓硫酸:市售工业品;
⑹乳化剂OP - 10 :市售工业品;
⑺空心陶瓷微珠:青岛大洋材料有限公司;
⑻缩合磷酸铝:湖北三特化工有限公司;
⑼高岭土:山西琚丰高岭土有限公司;
⑽云母粉:安徽省滁州格锐矿业有限公司;
⑾海泡石粉:河南方正粉体材料有限公司;
⑿铝粉:山西晋中金属粉体材料有限公司。
2. 2 　主要仪器设备
三口烧瓶(1000mL) 、调温电热套(1000mL) 、JJ -1 型定时电动搅拌器、EFJ - 400 砂磨搅拌分散机、101FA - 00 型电热鼓风干燥箱、SX215 - 10 箱式电阻炉、AP - 800 激光测温仪、2”(51mm) 刷子等。
2. 3 　耐高温隔热保温涂料的制备
21311 　无机改性黏结剂的配制
硅酸钠∶水∶有机硅乳液:环氧树脂乳液:乳化剂0P - 10∶硫酸稀释液(10 %) :乙醇胺= 100∶30∶10∶3∶2∶3∶1 (质量) 。
按配方秤取硅酸钠和水放入三口烧瓶内,开动电动搅拌器,使其转速为3000 转/ 分,然后通电加温,当三口烧瓶内的料温达到90 ℃时,依次慢慢加入其余物料。加料完毕后恒温继续搅拌15 分钟,然后停止加热,冷却静置过滤,即得无机改性黏结剂。
21312 　耐高温隔热保温涂料的配制
改性无机黏结剂∶水∶高岭土∶云母粉∶海泡石粉∶空心陶瓷微珠∶铝粉= 500∶50∶80∶60∶100∶150∶20 (质量) 。
将原料按配比依次加入改性黏结剂、水、高岭土、云母粉、海泡石粉、铝粉混合后,用EFJ - 400 砂磨搅拌分散机高速分散研磨2h ,最后加入空心陶瓷微珠低速搅拌均匀,制得耐高温隔热保温涂料A 组分。B 组分为反应固化剂缩合磷酸铝。
2. 4 　耐高温隔热保温涂膜的制备
取涂料A 组分96 克,B 组分4 克,混合搅拌均匀,调节合适的施工黏度,用2”(51mm) 刷子涂覆于130mm×80mm 的冷轧钢板上(钢板厚度为3mm ) ,室温凉干固化24h 后,测得涂膜厚度为1mm。
2. 5 　耐高温隔热保温涂膜的烧结固化
施工好的涂膜,在室温下放置24h 进行预固化,然后放入101AF - 00 型电热鼓风干燥箱内进行烧结固化,烧结固化时升温要慢,加热要均匀。
固化条件为: 60 ℃ ,015h ; 80 ℃,115h ; 100 ℃,015h ; 150 ℃, 2h ,最后自然冷却至室温。

3 　性能测试
3. 1 　涂膜基本性能
依据国家相关标准进行测试,结果见表1。
表1 　涂膜性能指标
项目检验结果测试标准
外观灰色粘稠体目测
固体含量% ≥50 GB1725 - 1979(89)
干燥时间表干10min 实干4h GB/ T1728 - 1989
附着力2 级GB9286 - 1988
耐冲击50cm GB/ T1732 - 1993
硬度(邵氏D) 70 GB/ T2411 - 1980
耐热性
(600 ℃ ,10 h)
无脱落、无起皮、
无开裂
GB/ T1735 -
1979 (89)
耐水性
(40 ℃ ,96h)
无脱落、无起皮、
无开裂
GB/ T1733 - 1993
耐盐雾(500h) 无脱落、无起皮、
无开裂
GB/ T1771 - 1991
耐紫外光
老化(400h) 无脱落、无开裂SY/ T0320 - 1998B
312 　涂膜隔热保温性能
将涂有1mm 厚涂膜的钢板样品,涂层朝外放置于SX2 - 5 - 10 箱式电阻炉的炉膛口上,钢板正好封闭电阻炉的整个炉膛口,电阻炉通电加温后,在加热相同的时间内,记录电阻炉温度控制器显示的炉内温度与AP - 800 激光测温仪测得的涂层表面温度,
二者温度作比较显示温差数值见表2。
表2 　涂层表面与炉内在相同条件下测试的温度
加热时间,min 0 15 20 30 40 50 60 70 80
炉内温度, ℃ 27 100 200 280 320 360 400 450 590
钢板涂层温度, ℃ 26 35 62 87 99 117 142 164 216
注:测试时环境温度26 ℃。

4 　无机黏结剂的综合改性原理
硅酸钠的成膜主体是胶体二氧化硅,在水溶液中水解成硅酸或与空气中的二氧化碳发生作用,形成硅酸并逐渐干燥而固化。其固化成膜机理如下:
Na20•nSi02 + (2n + 1) H20 →2NaOH + nSi (0H) 4
Na20•nSi02 + 2nH20 + CO2 →Na2C03 + nSi (0H) 4
mSi (0H) 4
缩聚
[ Si (0H) 4 ]m
失水
mSi02
从上述的成膜机理可以看出:由于涂膜中存在大量游离的钠离子和OH- 离子可以进入水中,所以钠水玻璃可以溶于水;形成的- Si - O - Si - 无机涂层当中,硅氧键的脆性大,因而涂膜易收缩干裂。为克服这些缺陷,可以通过以下的改性措施来提高涂
膜的综合性能。
4. 1 　硅酸钠的酸改性
由于硅酸钠溶液Na - 0 键与Si - 0 键对氢离子不稳定,引入无机酸可提高其模数,增大- Si - 0 - Si- 链的网状结构;同时加入有机助剂,用憎水基取代一部分硅酸钠溶液两端的钠离子,可促进硅酸钠溶液干燥成膜后耐水性的提高。加入硫酸,其固化反应如下:
Na20•nSi02 + mH20 + H2S04 →Na2S04 + nSi02•(m + 1) H20
412 　与耐高温有机树脂的复合使用
将耐高温有机树脂与硅酸钠无机基料复合使用,有机树脂可以填充在- Si - 0 - Si - 网状结构的间隙中,既可以屏蔽残存的羟基,减少涂膜对水的敏感性;又可以有机物较好的弹性弥补硅氧键的韧性不足,提高涂膜抗干裂性能。而硅氧键在有机高分
子中形成了一个硬度较高的网状结构,这又增加了有机膜的强度和耐温性,二者相辅相成,形成性能优异的复合涂膜。
4. 3 　反应固化剂的应用
反应固化剂缩合磷酸铝在涂料中缓慢水解,释放出氢离子,氢离子与硅酸钠溶液反应,使其析出胶体二氧化硅,胶体二氧化硅自行缩合形成以- Si - 0- Si - 为主链的无机网状薄膜,磷酸根则与金属铝离子、钠离子等反应形成不溶水的复盐。其固化反
应过程如下:
3Na2O•nSiO2 + Al (PO3) 3 (0H) 2 + (6n + 3) H2O →
3nSi (OH) 4 + 2Na3 (PO3) 3 (OH) 2 + 2Al (OH) 3 →
Al (PO3) (OH) 2•Na3 (PO3) 3 (OH) 2

5 　分析讨论
5. 1 　涂膜基本性能分析
由表1 可知:采用了改性无机黏结剂,涂料的各项性能指标均得到了很大提高。无机型涂料一般表现出涂膜性脆易开裂、耐水性不好、柔韧性差等缺点,通过对基料的综合改性和引入了耐高温有机树脂的复合应用,无机有机优势互补,既保证了耐高温
性能优异的突出特点,又提高了涂料的附着力、耐水性、柔韧性等综合性能。
5. 2 　硅酸钠和有机树脂复配的稳定性
硅酸钠溶液和有机高分子树脂乳液均属胶体溶液,选用复配混合时二者必须电性能一致方能保证体系的稳定。如果乳液所带电荷与硅酸钠溶液不一致,就会出现硅溶胶的凝胶化和破乳。
实验结果表明:耐高温有机硅树脂乳液和水性环氧树脂乳液与硅酸钠溶液的电性能一致,混合体系稳定性良好,制备的涂料样品在常温条件下贮存了18 个月未见异常,涂料具有长期的贮存稳定性。
5. 3 　涂料填料的选择性
耐高温隔热保温涂料在高温环境中保持优异的耐温性,其骨架填料的作用功不可没。骨架填料对无机基料的耐温性起着补强作用。因此,骨架填料必须选择无机惰性、耐温性高的增强材料。以它们的稳定性保持有效的骨架成分,而且长时间保持高效的隔热性。同时,骨架填料还可降低黏结剂固化时的收缩率,防止气泡及裂纹产生,使涂层强度提高。另一方面,填料选择不当会造成涂料体系的不稳定。属于这类填料的有氧化锌、轻质碳酸钙等。这是因为这些活性填料中的游离金属离子具有导致某些阴离子乳化剂的乳液破乳胶凝的可能性,所以应对填料精心试验,选择使用。
514 　涂料隔热保温性能分析
众所周知,热传递主要有三种形式:传导传热,对流传热及辐射传热。特别是在较高温度下,随着受热分子动能的增大,以电磁波的形式向四周辐射能量的能力增强,温度越高,辐射能力越强。辐射出来的能量与绝对温度的四次方成正比,所以在高温
环境中热辐射成为传热的重要形式。
由于在耐高温隔热保温涂料中选用了空心陶瓷微珠和金属铝粉配套应用,细微的铝粉在涂层中形成金属反射层,提高了涂层的热反射率;空心陶瓷微珠多级组合形成的低导热率的静止空气层。通过涂层的反射层对热能辐射的反射作用和静止空气层对
辐射和对流传热的有效抑制,使绝大部分的辐射热能被反射阻隔,等于有效地提高了高温条件下涂层的总热阻。由表2 可知,随着电阻炉温度的升高,炉内温度与钢板涂层表面温度之间始终保持一定的温度差,说明涂层的隔热保温效果显著。

6 　结语
采用水性有机硅树脂和无机硅酸钠溶液共混改性后而制备的黏结剂为基料,以缩合磷酸铝为反应固化剂,通过添加空心陶瓷微珠和金属铝粉等功能填料而制得的耐高温隔热保温涂料,涂覆于3mm 厚的冷轧钢板上形成1mm 厚的涂层,在600 ℃温度下
工作10h ,涂膜不鼓泡、不开裂、附着力强、硬度高、耐水性好,隔热保温效果显著。可广泛应用于石油、化工、冶金、电力、矿山、船舶、食品加工、军事等行业
的高温场所,如烟囱、管道、炉窑、石油裂解装置、武器装备等,极具市场开发潜力。

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一 流挂产生原因
1．一次涂膜太厚，超过涂料一次成膜的厚度
2．涂料黏度太低
3．施工中加入太多的稀释剂
4．施工中加入不配套的稀释剂
5．被涂物的棱角和凹槽处施工时积聚的涂料太多
6．涂装设备调节不当，喷枪移动时与被涂物面的距离不恒定
7．固化工艺不当
改进方法
1．按涂料说明书规定的一次成膜厚度施工
2．重新调配涂料黏度
3．使用配套的稀释剂
4．施工中被涂物面的棱角和凹槽处不得积聚过多涂料
5．调整涂料喷出量、喷枪距离、喷枪移动速度
6．制定最佳固化工艺

二 针空产生原因：
1．喷涂压力太大、喷嘴口径太小、喷涂距离太远
2．施工环境高温、高湿度
3．涂料施工黏度大
4．涂料调配搅拌后熟化时间太短
5．稀释剂不配套，挥发速度太快
6．涂料、压缩空气含有水分和油分
7．涂层太厚
8．涂层未指干就进行加热固化，加热固化速度大快
改进方法
1．调整喷涂机的喷涂压力、更换涂料喷嘴、选好喷涂距离
2．施工环境温度高于30℃、相对湿度大于80％时不适宜进行喷涂施工
3．调整涂料施工黏度
4．按涂料配制方法调配涂料，熟化时间以0.5h 左右为宜
5．选用与涂料配套的稀释剂
6．施工前除去涂料中的水分，压缩空气经油水分离器后再使用
7．控制施工涂层厚度
8．涂层指干后再进行加热固化操作，按加热固化工艺控制升温速度

三  刷痕产生原因：
1．涂料黏度太高
2．毛刷太硬、刷毛不齐
3．操作人员技术不熟练
改进方法：
1．调节涂料黏度
2．选用刷毛整齐和较软的漆刷来施工，漆刷用后应妥善维护和保管
3．提高操作技术水平

四  桔皮产生原因：
1．喷涂压力太大，喷嘴口径太小，涂料施工黏度太大
2．施工作业环境气温太高、风速太快
3．稀释剂不配套，挥发速度太快
4．涂层厚度太薄
改进方法：
1．调整喷涂机的喷涂压力、涂料喷出量、涂料施工黏度、喷枪距离，移动速度
2．适当控制、调节施工环境
3．选用与涂料配套的稀释剂
4．调整涂料喷出量

五  起皱原因：
1．徐料施工黏度太大、涂层一次成膜太厚
2．底涂层与面涂层不配套
3．施工后涂层受日光暴晒、接触酸性物体
4．加热固化升温太快
5．涂料质量不好
改进方法
1．调整涂料施工黏度和成膜厚度
2．选用配套的底、面涂料
3．选用适当的施工环境
4．按加热固化工艺控制升温速度
5．选用质量好的涂料

六 咬底产生原因
1．在油脂涂料或醇酸树脂涂料上涂装含有强溶剂的涂料
2．在过氯乙烯涂层未干之前涂第二遍涂料
改进方法
1．选用配套的底、面涂料
2．在第一道涂料完全干透后再涂第二道涂料
3．等醇酸树脂涂料完全干透后再涂面涂料

七 泛白产生原因
1．涂料中含有水分，涂料施工时带入水分
2．施工作业环境湿度大
改进方法
1．施工前除去涂料中的水分，压缩空气经过油水分离器后再使用
2．选择适当的施工作业环境，相对湿度大于80％时不宜施工；在涂料
中填加缓凝剂(防白剂)或丁醇类憎水剂

八 气泡产生原因
1．被涂物表面潮湿、不干净
2．稀释剂不配套，挥发速度太快
3．涂料配制熟化时间不够
改进方法
1．被涂物表面应处理干净、干燥
2．选用与涂料配套的稀释剂
3．按涂料配制方法调配涂料，熟化时间以0.5 h 左右为宜

九 开裂产生原因
1．头道涂料未完全干透就涂装第二道涂料
2．涂层各层的硬度、弹性不配套
改进方法
1．应在头道涂料干透后再涂第二道涂料
2．选用合理的涂层结构，以底涂层硬度最大，中间涂层次之，面涂层
硬度最低．弹性最好为宜

十  剥落产生原因
1．未预处理好被涂物，表面沾污油脂或有严重锈蚀
2．底涂料与基体或涂层层间不配套
改进方法
1．做好被涂物面的预处理
2．选用合理的涂层设计，底涂料应与基体配套，涂层间应配套

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目数    粒度     目数    粒度    目数    粒度
  5         3900          140        104        1300         11     
   10         2000          170         89        1600         10
   16         1190          200         74        1800          8
   20         840           230         61        2000         6.5
   25         710           270         53        2500         5.5
   30         590           325         44        3000          5
   35         500           400         38        3500         4.5
   45         350           460         30        4000         3.4
   50         297           540         26        5000         2.7
   60         250           650         21        6000         2.5
   80         178           800         19        7000        1.25
   100        150           900         15
   120        124           1100        13

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1.基本配方:
   粉体 30   乳液 40  分散 0.5  润湿 0.1  杀菌 0.2
   消泡 0.2    纤维素(3万) 0.2   碱增稠 0.4   水 30   成膜 1.8
2. 黏度:
     硅灰石  >  重钙  >  硫酸钡  >  重晶石
3.手感:
     重晶石  >  重钙  >  硫酸钡  >  硅灰石  
4. 透明度:
     重晶石  >  硫酸钡  >  重钙  >  硅灰石
5. 对比率:
   重晶石 6.2%    硫酸钡 8.8%    重钙 11.6%     硅灰石 18%
6. 吸水性:
     硅灰石  <  重钙  <  重晶石  <   硫酸钡  
7.粉体的目数:
   粉体的数目是1250目.

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摘　要:文章主要介绍了以丙烯酸、丙烯酸辛酯、甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸丁酯为单体,以反应型乳化剂,采用乳液聚合,制得一种水性涂料用缔合型增稠剂。考察了丙烯酸、丙烯酸辛酯单体含量、乳化剂用量对乳液增稠性能的影响及对乳胶漆粘度的影响。
关键词:乳液;缔合型增稠剂;丙烯酸辛酯;乳胶漆
　随着我国建筑业的日益发展和全民环保意识的增强,具有无有机溶剂,火灾危险小;易施工,施工现场易清理等优点的高性能、低污染的水性涂料将是我国建筑涂料的发展方向。乳胶漆是以水为分散介质的一种水性体系,通常粘度较低。不易于施工,也易造成颜料、填料的沉降,因此,常需加入一定量的增稠剂,以利于乳胶漆的贮存稳定性及施工性能的发挥[ 1 ] 。目前市场上的增稠剂种类繁多,其中最主要的有:粘土、改性纤维素及其衍生物,碱溶胀性聚丙烯酸酯类,缔合增稠剂类。与传统的增稠剂相比,缔合型增稠剂以其优异的流变性能使涂料在施工中表现出涂膜丰满、防止流挂、流平性好等特点[2 ] 。在合成增稠剂中,丙烯酸及其低烷基酯的乳液共聚物是一类高效增稠剂[3 ] 。由于这类增稠剂具有自身粘度低、增稠能力强、稳定性好不易长霉等特点,目前在国外已广泛用于水基粘合剂和水性涂料、皮革及纸加工等工业部门,并能代替天然纤维增稠剂已成为水性涂料中不可缺少的添加剂[4 ] 。

1 　实验部分
1. 1 　主要原料
丙烯酸(分析纯,津市化学试剂二厂) ;丙烯酸辛酯(自制) ;CO - 458 (工业品,深圳) ;丙烯酸丁酯(分析纯,津市化学试剂二厂) ;甲基丙烯酸甲酯(分析纯,津市化学试剂二厂) ;过硫酸铵(分析纯,西安化学试剂厂) ; 氨水(分析纯, 荥阳市黄河化工厂) ;AMPS(工业品,美国) ;
1. 2 　增稠剂的合成
将一定质量的丙烯酸丁酯;甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸辛酯混合, 加入单体质量0. 5 %的乳化剂AMPS、CO - 458 , 并加入一定质量的水,混合后配制成预乳化液。在装有电动搅拌器、回流冷凝器、温度计及滴液漏斗的250mL 四口烧瓶中,依次加入去离子水、CO- 458 ,NaHCO3 ,开动搅拌,升温至85 ℃,分别同时滴加引发剂过硫酸铵和预乳化液。保持在80 -85 ℃,继续反应1 滴加2h , 升温至90 ℃再反应1 小时,降温至45 ℃,过滤出料。
1. 3 　产品主要技术指标
外观为带蓝色荧光的白色乳液; 含固量为40 %;粘度为0. 02 - 0. 05Pa •s (25 ℃) ;p H 值为4- 5 ;稳定性表现为贮存半年无沉淀,分层。
1. 4 　乳胶漆的配制
按一般制漆方法配制测试用乳胶漆,配制成固体分为50 %的漆样。[5 ] 配料及用量见表1 。
表1 　配料及用量
原料用量(克)     原料用量(克)        原料用量(克)        原料用量(克)
TiO2 16. 0       防腐剂0. 05          消泡剂0. 3          AMP - 95 0. 1
高岭土6. 5      润湿剂0. 1           分散剂0. 5          成膜助剂1. 0
CaCO3 9. 5       苯丙乳液32. 0        丙二醇2. 0           水32. 0

2 　增稠剂的表征和测定
2. 1 　增稠剂红外光谱表征
将产品至于真空烘箱中70 ℃,真空干燥,采用Nicolet AVA TAR 360 FT - IR 红外光谱仪对聚合物进行红外表征。
2. 2 　增稠剂分子量的测定
将产品至于真空烘箱中70 ℃,真空干燥采用美国Waters 150C 型GPC 仪。测试条件:溶剂四氢呋喃,流速:1. 0ml/ min ,温度:25 ℃。
2. 3 　增稠能力及流变性能测定
准确称取苯丙乳液3g ,加入197g 蒸馏水,在搅  拌下滴入3 - 4 滴氨水,充分搅散即成1. 5 %白浆。用NDJ 1 型旋转粘度计4 号转子在6rmin 转速下测定其粘度。

3 　结果和讨论见图1
3. 1 　增稠剂红外光谱分析
图1
在3439cm- 1 处出峰说明有缔合的- OH ; 在2961cm- 1 、2879 cm- 1 处出峰说明有- CH3 、- CH2- ;在3300 - 3000 cm- 1 和1690 - 1590cm- 1 处没有出峰说明C = C 双键全部参与了反应,聚合反应完全;在1735cm- 1 处出峰说明有合成预计到的C = O ;
3. 2 　增稠能力测定
3. 2. 1 　引发剂用量对增稠剂粘度的影响
引发剂用量对增稠剂粘度的影响由图2 可见,随着引发剂用量增加,增稠剂粘度下降。这是因为引发剂用量增加,生成的初级自由基数量增多,引发速率增加,生成的聚合物相对分子质量下降,从而使粘度下降,另一方面,引发剂用量增加,反应加剧,链转移也会导致聚合物交联密度增大,从而使粘度下降。
图2
3. 2. 2 　疏水共聚单体用量对增稠剂性能的影响
1 # ,2 # ,3 # 产品中,丙烯酸辛酯的含量分别占单体总量的4 %、3 %、2 %。
图3 为共聚单体丙烯酸辛酯用量对增稠性能的影响,由图3 可见,随着丙烯酸辛酯的引入,白浆粘度增加,当丙烯酸辛酯质量分数为4. 0 %时(对单体总质量而言) ,粘度增至最大。这是由于丙烯酸辛酯中含有较长的烷基(C8) ,疏水性很强,当其在水中达到一定含量时,随着聚电解质链段的伸展,分子链间的疏水基团发生缔合,形成部分以微胶束为物理交联点的聚合物网络,因而增稠能力增加。但是,随着聚合物主链中疏水基团增多,聚合物分子链内缔合的几率也会增加,使聚合物链段不能充分伸展而呈蜷曲状态。另外,由于疏水基团增多,使聚合物亲水性减弱,由静电排斥引起的分子链伸展减弱,从而使粘度下降。
图3
3. 3 　增稠剂分子量的测定
增稠剂分子量必须达到十万以上,否则,分子链过短而不能形成足够的以微胶束为物理交联点的聚合物网络[6 ] 。经测定,所合成的增稠剂分子量已达到十万以上,具备作为增稠剂使用的条件。

4 　结论
(1) 引发剂用量直接影响到水性涂料用缔合型增稠剂的粘度,引发剂用量增加,生成的初级自由基数量增多,引发速率增加,生成的聚合物相对分子质量下降,从而使粘度下降,另一方面,引发剂用量增加,反应加剧,链转移也会导致聚合物交联密度增大,从而使粘度下降,因此,综合考虑,当引发剂用量为0. 4 %较好。
(2) 丙烯酸辛酯为缔合功能单体,疏水基团含量过高,使聚合物亲水性减弱,由静电排斥引起的分子链伸展减弱,从而使粘度下降;疏水基团含量过低, ,形成部分以微胶束为物理交联点数量减少,因而增稠能欠佳。因此,丙烯酸辛酯用量为单体质量的4 %时,产品具有较好的增稠性能,都可改善增稠剂的增稠性能。

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料的组成大致可以分为基料,颜料,填料,溶剂(水)以及助剂等类型。按其在涂料中的作用可以概括为主要成防水涂膜物质，次要成膜物JS质，辅助成膜物质三大组成部分。
     JS防水涂料是采用含有特殊功能团的树脂等来做成膜物质的，它在物体表面经过物理或化学的变化，能形成一层致密而连续的涂膜。
   
一  主要成膜物质
     JS防水涂料是有二部分组成，即液相物和粉状物。液相物主要是聚合物乳液，是防水涂料的主要成膜物质，是影响涂料性能好坏的主要因素。关系到涂膜的耐水，硬度，柔韧型和对底材的粘接强度。
     乳液基料即为高分子物质在乳化剂的存在下以微细粒子（0.1--10um)分散在水中。在这种体系中高分子聚合物称油相，以O表示。另一相为水，以W表示。它们是油包水体系。以O/W表示。
     乳液中的聚合物具有巨大的表面积，以极细的微粒分散于水中，只要具备成膜条件它们就可以形成连续涂膜。

二  JS防水涂料常用乳液的类型。
    主要有醋酸乙烯-乙烯共聚物（VAE乳液），纯丙乳液，苯丙乳液，丁苯胶乳，氯丁胶乳。

三  JS防水涂料的成膜机理和防水原理.
      JS防水涂料是一种兼具挥发固化和反应固化双重特点的涂料,一方面是乳液中的一部分水分挥发,使高分子微粒成膜而黏结在一起,形成连续的涂膜.另一方面水泥吸收乳液中的水分发生反应固化,同时与有机高分子涂膜共同形成互穿网络的防水涂膜结构,水泥与聚合物的结合,主要是通过离子键而实现化学结合的.
      水泥与聚合物不仅是一种包裹与被包裹的关系,而且有高分子与水泥的作用,水泥要通过水化形成金属盐,特别是高价金属盐(铝盐)才能与高分子活性基团起作用,有资料介绍说水泥在水化过程中,在标准条件下(温度23+_2度,相对湿度45-70%)只有15%的水化完成,其余作为了填充料.
      防水机理有两类,一.通过完整的涂膜阻挡水的透过或水分子的渗透,二.通过涂膜的本身憎水作用来防止水分透过.而聚合物水泥防水涂料是通过涂膜来阻挡水的渗透,虽然固体高分子之间有些间隙,大约有几个纳米宽,但是水分子因氢键作用由几十个水分子形成一个较大的水分子团,实际上就很难通过高分子之间的间隙,这就是涂膜具有防水功能的重要原因.
    1.厕浴间,厨房间防水.      
      厕浴间,厨房间墙面厚1.0mm就可达到二级防水的要求,厚1.2mm能达到一级防水要求.地面涂层厚1.2mm就达到二级,厚1.5mm就达到一级防水要求.
    2.坡瓦屋面的防水.
      一般建筑的屋面防水涂层厚度大约2mm,就可以了.
    3.外墙的防水.
      一般的建筑涂1.2mm就可以了,而重要的建筑可能要1.5mm.对0.3mm以下的裂缝大概要2mm的涂膜,而超过0.3mm的裂缝要补弹性腻子,再涂刷高弹性的防水涂膜.
    4.地下工程和储液池工程防水.
     它们应以结构本体混凝土防水为主,迎水面以柔性材料设防,一般涂刷2-2.5mm就可以了.
        

四  丙烯酸酯和VAE乳液的区别。
     丙烯酸酯从结构上看其耐水性，耐候性，柔韧性都很好。而VAE乳液从单体上看其含有85%左右的醋酸乙烯酯，分子极性相对较大，耐水性较差。所以丙烯酸类乳液具有一定的优势。
     丙烯酸类乳液本身软，伸长率大，活性基因少，与水泥作用点少，但是涂膜遇碱皂化所生成的钙盐不溶于水,有很好的耐水性,一般用多分料的配方(1:1.0-1.5),比较难作到2.0MPa以上的强度，同时断裂伸长率在200%以上。
     而VAE乳液采用聚乙烯醇做保护胶体，加上醋酸乙烯酯本身的活性，同水泥作用点多，用0.7份的粉料可做成1.8MPa左右强度,200%以上的延伸率。如果多粉的话断裂伸长率很差，而VAE乳液的亲水极性基团有部分没有与水泥作用，从而影响耐水性，而且醋酸乙烯结构极性较强，耐候性较差，易在紫外光照射下分解。但是VAE乳液有较低的表面张力,对底材有很好的黏结性能,也有很好的湿黏结性能,并且有很好的流平性.

五   水泥.
     JS防水涂料所用的水泥主要有硅酸盐水泥,普通硅酸盐水泥,白色硅酸盐水泥,铝酸盐水泥(早强).
     硅抗压强度(42.5)17---普抗压强度(42.5)16---矿渣,火山灰,粉煤灰抗压强度(42.5)15--白色(42.5)18.

六  防水涂料的分类。  
    聚合物水泥复合材料有二种：一类是非反应的聚合物如氯丁胶乳，丁基胶乳，醋酸乙烯共聚乳液等与水泥仅为惰性地，机械地相互填充；二类是反应性聚合物，有两种反应形式：一是聚合物之间的交联固化反应，形成大分子；二是聚合物活性基因与水泥水化产物之间发生化学反应，形成化学键结合的界面结构，导致材料性能的提高。
    目前聚合物水泥类涂料，分为高弹和低弹两种类型。高弹型：断裂伸长率大于200%，液料：粉料=10：7，聚灰比一般大于1，甚直超过2。低弹性：断裂伸长率大于80%。
    丙烯酸聚合物乳液本身具有很好的弹性，同时在配方中加入特殊成分的增朔剂，以削弱分子之间的次价力，增加分子链的运动，降低分子的结晶性，大幅度增加材料的断裂伸长率，降低涂膜硬度。

七  各种防水涂料的性能.
                           JS                      聚合物乳液                   聚氨酯
                    I型          II型         I型           II型           一等品      合格品
     固含%(大于等于)        65                        65                          94
     表干/h(小于等于)       4                         4                           4
     实干/h(同上)           8                         8                           12
     拉伸强度/MPa  >/1.2         >/1.8        >/1.0        >/1.5            >2.45      >1.65
     断裂伸长率%   >/200         >/80               >/300                   >450       >350
     低温柔性      -10无裂纹      ---          -10无裂纹    -20无裂纹     -35无裂纹 -30无裂纹
     基面含水率%\<          20                         15                            9
     潮湿基面黏结强度>/0.5        1.0                  ---                           ---
     施工厚度/mm           2                           2                             2
   
1.屋面工程对JS防水材料的要求:
固含量/%       大等于    65
拉伸强度/Mpa   同上      1.2
断裂伸长率/%   同上      200
柔性           -10 绕10mm无裂纹
不透水性       压力>/0.3Mpa,保持时间>/30min

2.地下防水工程对JS防水涂料的要求.
可操作时间/min         大等于      30min
潮湿基面黏结强度/Mpa   同上        0.6
抗渗性/Mpa(涂膜/30min) 同上        0.3
          (砂浆迎水面) 同上        0.8
          (沙浆背水面) 同上        0.6
浸水168h后断裂伸长率/% 同上        80
浸水168h后拉伸强度/Mpa 同上        1.5
耐水性/%               同上        80
表干/h                 小等于      4
实干/h                 同上        12                 
   

八  胎体增强材料.
胎体增强主要有玻璃纤维稀型网格布(0.11mm),玻璃纤维密型平纹布(0.41mm),玻璃纤维毡,化纤毡(即合成纤维毡),聚酯毡.
一般PH值小于7的酸性材料,则使用低碱的玻璃纤维产品,若PH值大于7的碱性材料,则使用无碱玻璃纤维.因中低碱玻璃纤维在强碱材料下容易腐蚀,失去原有的拉伸强度.下面是防水层用胎体材料的质量要求:
            聚酯无纺布          化纤无纺布         玻璃纤维网布
拉力(N/50mm) 纵向   大等于150            大等于45           大等于90
             横向         100                  35                 50
伸长率/%     纵向          10                  20                  3
             横向          20                  25                  3
外观              均匀,无团状,平整无褶皱.


九  JS防水材料和胎体增强材料的施工.

1.  刮涂.
一般刮涂不少于三次成活,不能要求一次刮涂过厚,太厚容易开裂且干燥慢.一般待前一遍干燥后才能进行下一遍施工.

2.  刷涂或棍涂.
      施工时用力要均匀,一般待前一遍表干后,才能进行下一遍施工.一般要3-5遍才能达到规定的厚度.
  
十  胎体增强材料的铺贴.
     铺贴增强材料时一般根据涂层设计,可在头遍涂料涂刷后,第二遍涂刷时或第三遍涂料涂刷前铺贴第一层胎体增强材料.可以选用单一品种,也可用玻璃纤维布与聚酯毡复合.铺贴施工时,屋面坡度小于15%时可平行铺贴,若屋面坡度大于15%时,应垂直铺贴,并与屋面低处向上施工.
铺贴时第一层胎体增强材料应越过屋脊400mm,第二层应越过200mm,同时增强材料的长边搭接不应少于50mm,短边搭接不应少于70mm,搭接缝应压平,不能皱折,翘边和空鼓.有资料介绍有二种方法:
1.  湿铺法.
施工时,先在干燥的涂层上,用刷子或刮板将涂料涂刷均匀或刮平,然后将胎体平放在涂层面上,用滚刷压一遍,也可用抹子抹压一遍,使胎体网眼(或毡面上)充满涂料,待干燥后进行下一遍施工.
2.  干铺法.
在上涂层干燥后,用稀释涂料将胎体增强材料先粘贴在前一遍涂层上,再在上面满刮一层涂料,使涂料渗透网眼与上一层结合好,待干燥后进行下一遍施工.


  十一  验收实验.
1.防水层厚度.
最小厚度不应小于设计厚度的80%,完工七天后进行检查,施工面积100平方米不应少于一处,整个工程不应少于三处.
2.蓄水实验.
屋面,厕浴,厨房蓄水实验要等完全干固后方可进行,一般需48h以上,蓄水24h不渗漏为合格.
十二  基本配方.
1. 石英,水泥为基础的基本配方(1:1.2).
水泥(冀东425)  60            基本实验数据:
         石英           60              1.    拉伸强度平均)    3.2MPa      
乳液        100                  
分散剂         3-4             2.    段裂伸长率平均)  161.9%   
消泡剂         3-5
聚氨酯增稠剂   适量
        

         水泥(冀东425)   72            基本实验数据:
         石英            48             1.    拉伸强度(平均)     3.17
乳液 100
分散剂          3-4            2.    段裂伸长率(平均)   142.2%
消泡剂          3-5
聚氨酯增稠剂    适量
2. 石英,水泥为基础的基本配方(1:1.5).
水泥(丰润325)  105            基本实验数据:
石英           45              1.    拉伸强度(平均)     3.04MPa
乳液   100        
分散剂         3-4              2.    段裂伸长率(平均)   122.5%
消泡剂         3-5
聚氨酯增稠剂   适量

3. 石英,水泥为基础的基本配方(1:1).
水泥(冀东425)  50             基本实验数据:
石英           50                1.     拉伸强度(平均)     2.60MPa
乳液 100
分散剂         2-3               2.      段裂伸长率(平均)   239.6%
消泡剂         3-5
聚氨酯增稠剂   适量


水泥(冀东425)    60           基本实验数据:
石英             40               1.     拉伸强度(平均)     2.41MPa
乳液 100
分散剂           2-3               2.     段裂伸长率(平均)   433.5%
消泡剂           3-5
聚氨酯增稠剂     适量


4. 硅灰石,水泥为基础的基本配方(1:1.5)
水泥(丰润325)     105          基本实验数据:
硅灰石            45               1.      拉伸强度(平均)     2.88MPa
乳液 100
分散剂            4-5               2.      段裂伸长率(平均)   115.5%
消泡剂            3-5
聚氨酯增稠剂      适量

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环境温度  16度.
纯丙乳液:Tg 32度,最低成膜温度28度.
丙二醇苯醚                   醇酯十二                 丙二醇丁醚   

用量: 2%  不连续成膜,透明.效果稍好      不连续成膜,微透明,差       不透明,最差  
       3%  不连续成膜,透明               不连续成膜,微透明         不透明
       4%  几乎可以连续成膜,有透明       同丙二醇苯醚3%相似      透明有裂纹
           裂纹
      5%  可以形成连续涂膜              几乎可以连续涂膜,有裂纹    透明有裂纹,透明度稍差
      6%  乳液正常,没破乳.               透明有轻微裂纹            透明度没前面好,基本可以连
                                                                   续涂膜,乳液黏度增加.
7%   ---  ---  ----                  基本形成连续涂膜.          形成连续涂膜,透明度也可以




2. 苯丙乳液:Tg 32度, 最低成膜温度26度.
            丙二醇苯醚          醇酯十二                   丙二醇丁醚                        

用量: 2%  有透明裂纹         不透明裂纹                   半透明裂纹        
       3%  有少量裂纹         微透明裂纹                   透明裂纹
4%  乳液较稠,没破乳,    黏度变稠,裂纹少,透明度不好    透明度较好,少量裂纹
     透明度较好.
5%   ---   ---   ---      黏度稠,没裂纹,透明度不好.       ---   ---   ---

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一 树脂的透明度：
一） 采用纯丙互益YS-08树脂，在全部成透明涂膜后观看。
二） 透明度的好→坏：
    Ys-381 > 024 > TS-4201 > TS-4288 > 760 > B-199 >
281 > 217 710 > WX-68  > S-4481 7005 > 720
    4505 4503不易体系中分散

二 消泡剂在体系中的消泡效果
       4288 > 024 > TS-4201 > 760 > WX-68 > 281 > 710 > B-199 >
4503 > 4481 > 217 > 7005 > 381 > 4505 > 720

三 初步分析
一）一般有机硅消泡剂的消泡效果比较好，但必须有很好的分散性，只有乳化效果好的分散剂才能有很好的细小粒径分步，这样的消泡剂消泡效果才能好。但价格也很贵。
二）如果有机硅消泡剂的乳化效果差，就很有可能形成体系所含的有机硅疏水粒子的局部絮凝，这样的消泡剂在使用过程中很可能会产生鱼眼等缩孔现象。
三）矿物油类消泡剂在乳化体系中粒径分布较粗，对树脂可能有些消光，同时也可能在树脂中分散效果不好，所以对树脂的透明度有些影响，另外在树脂中消泡效果也不是很好。但这类消泡剂因为粒径较粗，对涂料体系中在分散阶段的消泡效果会很好，但如果遇有较强剪切力时会产生破乳化现象，而失去消泡效果。此类消泡剂价格便宜。
四）当制浆体系中加入乳液后，乳液中游离的乳化剂会进入浆料体系中，对浆料中消泡剂疏水粒子进行一些乳化，特别是矿物油类消泡剂，从而造成整个体系的消泡困难，但如果体系中矿物油类消泡剂和有机硅类消泡剂进行相互配合使用，会避免此类消泡困难现象的发生。
五）现在的消泡剂品种很多，许多消泡剂为了达到预想的效果都会把矿物油和有机硅混合，但我们不光需要立即消泡，更需要消泡剂有一个消泡的持久性，在储存过程中有很好的稳定性，一般有机硅类消泡剂不易被乳胶漆中乳化剂乳化，所以有很好的稳定性。

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外墙建筑涂料饰面具有造价低, 施工方便, 提高工效, 色彩丰富和便于维修更新等特点。多年来在各类建筑中得到广泛应用, 但也经常发生着色不匀、掉色、粉化和剥落等问题, 严重影响建筑物美观。不少人对建筑涂料作饰面产生怀疑、动摇, 甚至反对。其实上述质量问题主要是施工操作不当而产生的。为防止外墙建筑涂料饰面的质量通病,施工者必须牢记以下十条。
1.忌材质不好
涂料质量是决定饰面好坏的关键。例如: 因涂料颜色深浅不一, 致使施工后色彩不匀; 又如涂料耐水性能不合格, 经过一段时间和雨水的冲刷, 造成涂料的起皮、脱落。因此施工前必须认真开箱检查, 不用不合格品, 特别防止个别厂家乘大量需求涂料时, 以假乱真, 以次充好。来料后如发现有色差时, 应合理安排, 用在不同墙上或预先混合均匀后再使用。
2.忌基层龄期短
乳液型涂料的涂膜有一定的透气性和耐碱性, 可在基层未干透的情况下施工, 但砼和砂浆基层龄期应分别在28d 和9d 以上, 否则会因基层龄期短、含水率高、碱性大与涂料粘结不好引起剥落。溶剂型涂料的涂膜透气性差又有疏水性, 如在潮湿基层上施工, 容易起皮、脱落,因此被涂基层必须充分干燥, 含水率一般控制在6%以下。总之, 施工是切不可为赶进度而缩短基层龄期。
3.忌基层不平整
基层表面不平整, 有明显的接茬或有光面和麻面差别, 喷刷涂料后, 在光影作用下会产生颜色深浅不同, 形成“花脸”, 因此, 在做涂料饰面前表面如有酥松、起砂粉化现象, 应预先用钢丝刷清除干净, 蜂窝孔洞处刮腻子填平。
4.忌基层有污染
基层表面如有油污、铁锈、脱模剂等物质时, 喷、刷涂料后会产生返色、变黄现象。因此, 首先应清除基层表面的浮砂和脏物, 有油污、铁锈、脱模剂时, 再用洗涤剂清洗干净, 以防因浸出的碱太多引起涂膜剥落或产生颜色不同。
5.忌施工温度低
各种涂料需在一定温度条件下才能形成连续膜, 如低于最低温度, 因涂料成膜情况不好, 会导致涂膜的龟裂、粉化, 影响其寿命。因此要严格掌握各种涂料容许的最低施工温度。溶剂型涂料一般在0℃以上均可操作, 乳液型涂料可随品种不同而选择, 一般8- 15℃。
6.忌错用腻子
基层若有孔洞、凸凹不平的部位, 应采用合适的腻子修补。使用溶剂型涂料, 可用该涂料的清漆加滑石粉或大白粉配成适当稠度的腻子, 并以清漆作为底漆。使用乳胶型涂料, 不应使用大白、纤维素等强度低、耐水性差的腻子, 不然会引起涂层连同腻子一起大片卷落下来,必须采用107 胶、白乳胶或同等腻子。
7.忌任意加水加色
涂料在施工时需要有适宜的稠度。有的施工者未经搅拌均匀, 一看稠度大就任意加水, 常常发生喷刷后颜色深浅不同和掉粉、空鼓等现象。因此涂料使用前必须充分搅拌均匀。如必须加水, 应按出厂说明施工, 不得任意加水。有的操作者为加重涂料颜色, 盲目购买市场上的颜料, 往涂料中加色。虽然施工时颜色满足了要求, 但因私自加色后,破坏了涂料中一定的化学成分, 而导致饰面色彩不正常和保色性能差。
8.忌不正确的喷刷
喷涂施工时, 应均匀喷涂, 不得漏喷、虚喷或出浆挂流。刷涂、滚涂施工时, 刷、滚方向长短应一致。喷刷涂料不得过厚, 如喷刷二遍时, 应须第一遍充分干燥时再进行第二遍。溶剂型涂料二遍间隔为24 小时,
操作时不宜往复多次涂刷。涂料的接茬必须在分格缝或阴阳角处, 不能任意留茬。
9.忌自制涂料
有时施工者买不到理想颜色的涂料后, 就自行用市场上的颜料加107 胶和水配制各色涂料, 这种自制的涂料, 既无科学配方, 又无严格的生产工艺, 质量往往是低劣的, 使用后极易产生掉色、失光、粉化、脱
落等现象, 此类教训是很多的。
10.忌内外墙涂料不分
建筑种类繁多, 品种有数十种以上, 从使用范围上也有内墙和外墙之分。但如果有的购买者缺乏必要的涂料知识, 不了解各种涂料的适用范围, 将内墙涂料用于外墙装饰上, 经过各种自然因素, 如风吹、雨淋、日晒等侵蚀, 终于露出了原形, 造成饰面的质量事故, 因而施工者勿麻痹大意, 以免用错涂料酿成事故。

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——访巴斯夫（大中华区）功能性聚合物部总经理吴晓冬先生
    巴斯夫（ＢＡＳＦ）是世界著名的化学公司，总部位于德国，客户遍布全球１７０多个国家，全球生产基地约１５０个。巴斯夫在全球约有９５０００名员工，２００５年销售额超过４２７亿欧元。在亚洲，巴斯夫大中华区肩负起开拓远东市场的重任，其麾下的功能性聚合物部更是以优质的服务，获得中国市场的涂料、胶粘剂、造纸工业等客户群的交口称赞。为此，本刊记者专程采访了巴斯夫（大中华区）功能性聚合物部的总经理吴晓冬先生。
    记者：乳胶漆进入中国装饰市场已经有三十多年的悠久历史了，可以说，在中国普通消费者的理念
里，它就是“建筑墙面涂料”的一个代名词。目前因环保问题日益受到重视，欧美日本等地的涂料厂商
纷纷推出低ＶＯＣ、甚至是零ＶＯＣ 的乳胶漆，听闻贵公司最新推出的安固力ＥＣＯ 净味乳液，十分适合低ＶＯＣ、无气味乳胶漆的生产，我想代表广大关心此项技术的读者询问下它的性能状况。
    吴总：如您所说，乳胶漆进入中国市场已经多年，其成膜物由早期的醋酸乙烯系列到如今的丙烯
酸系列，走过一条探索开拓的发展道路，传统的乳液本身含有一定量的ＶＯＣｓ以及刺激性气味物质，成为令厂家和消费者困扰的难题。值此契机，巴斯夫经过多年的技术研发实验，采用巴斯夫的专利技术合成了净味环保乳液，这种全新的乳液几乎不含造成气味的化学成分和ＶＯＣｓ成分（如氨水和残留单体等），所制涂料在涂刷１小时后即可安然入住。从２００４年开始，我们先后在澳大利亚、新加坡等对环境要求苛刻的国家和地区进行推广，获得一定的好评。基于此点，从２００６年的９月份开始，我们公司的净味乳液正式在中国大陆地区销售，如立邦公司的“净味全效”乳胶漆即采用了这种乳液。我相信，将来会有越来越多的中国涂料企业对它表示兴趣。
    记者：贵公司的这种净味乳液与普通乳液相比，除了在ＶＯＣｓ和气味上有优势外，针对其他的涂料检测性能，是否有所影响？
    吴总：对于涂料的其他检测项目，如耐洗刷性、耐候性等，我们公司的净味乳液决不会因环保问题
而舍本逐末，我相信净味乳液和巴斯夫其他乳液产品一样，能够经受客户挑剔的目光和苛刻的要求。而
且，为了满足不同客户的需求，净味乳液也有三种不同档次的产品，，有针对普通乳胶漆的，有针对“全效合一”乳胶漆的，而最高档的净味乳液不仅无味接近于水，更具有出色的高耐沾污性和抗磨光性，同时更高的弹性可以满足弹性乳胶漆的需求。“帮助我们的客户更成功”是巴斯夫一向奉行的宗旨，因此巴斯夫根据客户需求同时提供三种不同档次的净味乳液。这样涂料厂家既可以推出系列“净味”涂料产品，同时也可根据自身的市场定位来选择市场进入的策略。
    记者：不仅是终端消费者，包括相当数量的涂料厂家，可能都会对这种新颖的乳液产品或多或少地
表示陌生感觉，贵部是如何在技术服务方面有所建树的？
    吴总：乳胶漆是由多种化学原料混合而成的，不仅成膜的乳液重要，其他组分，譬如颜料、填料和助剂都有其专有的功能，任何一项原料的更改，都可能导致漆膜弊病的产生，牵一发而动全身。所以我们在推广净味乳液的同时，也要向客户介绍使用方法、注意事项等等。比如说，体系中高刺激性的氨水绝对不能加，尽量不使用或少用含ＶＯＣｓ 成分的成膜助剂。所以我们本着“帮助我们的客户更成功”的宗旨，一方面给予客户有效的参考配方，另一方面又针对普通消费者，即终端用户，以产品手册、激光视听光盘和样板展示厅等传播方式辅助涂料厂家宣传，消费者可以通过“望（视觉）、闻（嗅觉）、问（知觉）切（触觉）”的中医“疗法”全方位体验净味乳液、净
味乳胶漆的卓越功效。
    记者：从早期的乳胶漆重视遮盖力、白度，到中期又注重耐擦洗性、杀菌防霉、覆盖细微裂纹，
乳胶涂料功能逐步完善。如今净味乳液更是填补了施工气味困扰这一空白，相信净味乳液推广会从萌
芽期进入增长期，乃至最后的成熟期。从２００６年９月推向市场的半年时间里，您能谈谈推广应用的感受么？
    吴总：你对乳胶漆的发展历程做了很好的概括。确实，净味技术正带领着乳胶漆步入二次革命。和所有新事物一样，肯定会有一些人一开始不能完全理解净味乳液将为人们带来的环境效益和经济效益，
认为气味的存在问题不重要，属于软指标，不是看得见摸得着的硬性指标。不过，在一些具有环保意识的消费者群体、在一些涉及公共环境的工程项目、在一些具有绿色建筑风格理念的建筑师群体、在一些注重ＶＯＣ 排放的涂料厂家群体，净味乳液已经取得了不俗的销售业绩。我们相信在巴斯夫和涂料生产商的共同推动下，净味产品会迅速进入成长期，取得更大的市场成功。
    记者：我也相信净味乳液会有更辉煌的明天，最后请您谈谈如何看待中国涂料工业？
    吴总：在行业内“大力发展生产力，进行可持续性发展”的号召下，涂料行业这两年进行了激烈的大洗牌、大碰撞运动，中国的涂料企业已经从粗放型向集约型转变，从制造型向创造型发展，处于一种群雄逐鹿的状态，谁能在激烈的市场竞争中把握胜机，立于不败之地，技术创新工作至关重要。我个人希望民族涂料工业能够摆脱价格战的困扰而取得市场成功！巴斯夫将一如既往地鼎承与中国涂料工业优良的合作传统，寻求共同发展、共同走向成功！这不仅是我的心愿，更是每一个巴斯夫人共同的心愿！
    记者：谢谢您的激励，让我们共同期待！
    吴总：谢谢。

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1　色彩展现精彩世界
   涂料的色彩来自于颜料。色彩演绎出无限遐想,无论是高楼大厦、乡间别墅,还是家居装饰,都用涂料丰富的色彩绘就美的享受,刷出无限惬意,使生活呈现出五彩缤纷和绚丽多姿。涂料的色彩文化正悄悄改变着人们的生活,影响人们的身心健康。随着生活水平的提高,人们对涂料颜色的选择范围和层次要求越来越广泛和丰富,简单的色调已无法满足人们个性化的需求,复色越来越普遍,浅淡、中性、天然、缤纷,多层次,个性化的发展趋势已逐渐成为主流状态。色彩心理学认为人对色彩的偏爱在多数情况下是感性的,随性别、年龄、文化程度、所处环境的不同存在明显的差异。消费心理学的研究表明,在购买决策中色彩因素占60%左右,因此涂料色彩正成为销售过程中的有力武器。
   颜色通常分为暖色和冷色。红、橙、黄系列颜色使人们联想起温暖或热的物体,被称为暖色;而绿、
蓝、紫系列颜色使人们有一种和平、宁静、放松的感觉,被称为冷色。浅色使空间“变大”,而深色使空间“减小”。
   红色对人的心理活动有强烈刺激,使人感到兴奋和温暖,红色注目性高,视认性好,用于多种危险信号。
   黄色是最明亮的颜色,使人有光明、向上、愉快的联想,注目性优于红色,视认性很高。
   绿色使人精神集中,制造有效的工作环境,人对绿色最敏感,因此绿色作为安全色的色相,视认性高。
   蓝色使人沉静,心旷神怡,感到寂寞,冷清,视认性较差。
   黑色有庄重的感觉,也是恐惧的象征。
   白色是高尚、纯洁的象征,也代表寒冷、忧伤。
2　颜色的表示方法
2·1　颜色与光波
   颜色和光有密切的关系。光是一种电磁波,波长不同对人视觉神经的刺激也不同,颜色便是视觉
的一种反映。光的波长与颜色的关系如表1。
  表1　光的波长与颜色光的波长,μm光的颜色
       395-430紫
       430-490蓝
       490-505青
       505-570绿
       570-595黄
       595-625橙
       625-680红
　　通常将可见光分为红、绿、蓝三段。红、绿、蓝为三原色,黄、品、青为三辅色,多种颜色的光都可由三原色和三辅色配合而成。漆膜本身不能发光,漆膜的颜色是入射光照射在漆膜上时,经过反射、吸收、散射、折射各种作用后从表面反射或透射出光的颜色进入人的眼睛。因此决定漆膜的颜色是入射光、物体本身和人的眼睛,这11就是颜色的三要素。眼睛对光的感觉是不同的,一般人对绿光最敏感,对红光最不敏感。而且颜色和心理作用有密切关系。
2·2　漆膜颜色的表示方法
(1)色调法
    GB/T3181-1995《漆膜颜色标准》规定了用色调表示漆膜颜色,配合《漆膜颜色标准样卡》(GSB
G51001-1994)一起使用。色调由红、黄、绿、蓝、紫5种主色和黄红、绿黄、蓝绿、紫蓝、红紫5种相邻色表示,每种色调范围又包括若干种颜色。这种方法应用最广泛。
(2)CIE三色色标系统数据法三色色标系统是国际照明委员会(CIE)规定的方法。颜色坐标由三个互相垂直的矢量组成,每种颜色均可由色坐标中某一点坐标的三个矢量值表示出来。CIE三色色标系统有三种表示方式:
   ①用三刺激值X、Y、Z表示;
   ②用刺激值Y和色度坐标x、y表示;
   ③用CIE均匀色空间色坐标L*、a*、b*表示。
(3)色调、明度、彩度标号法
   色调、明度、彩度为颜色视知觉的三属性。色调是颜色的基本因素,判别颜色为主色或相邻色对的
中间色;明度又称亮度,判定颜色的明暗程度,是物体反射光的量度,其标度以绝对黑色为0,绝对白色
为10作基准进行分度;彩度又称饱和度,用以表明颜色偏离同明度中性色的程度,是颜色的纯粹程度。
三色色标系统法和色调、明度、彩度法都有一系列数学式表示。颜料的颜色一般不是单纯色,而是介于单纯色之间,将两种不互补色的颜料混合,得到的颜色是介于这两种颜色之间的颜色。
2·3　鲜映度
   颜色的清晰度和鲜映度是不同的概念。
   鲜映度是漆膜反映影像的清晰程度。鲜映度是光泽、表面光滑的一种综合指标,能较好地表征光学
装饰性。
   鲜映度的测量原理示意如图1。
   光源发出一定强度的光照射到字数码板上,反射到被测漆面上,再反射至观察点,观察者通过目镜
观察漆面的字码,通过对字码的辨别测得鲜映度等级。鲜映度分为0.1、0.2、0.3……1.0、1.2、1.5、2.0共13个等级(称DOI值)。在每个值的旁边印有几个数字,随DOI值的升高,印的数字越来越小,肉眼
越难分辨。在观察点能清晰读取数字旁的最高DOI值为被测漆面的鲜映度。
  图1　鲜映度测量原理示意图
3　颜料的作用
3.1　增强作用
   颜料的活性表面可以和大分子链相结合,形成交链结构。当一条链受到应力时,可通过交联点将
应力分散。颜料与大分子间的作用力对涂料起到增强作用(见图2)。颜料微粒越细,增强效果越好。
图2　颜料的增强作用
3.2　增加附着力
  涂料固化成膜时,常伴有体积收缩,产生内应力,影响涂料的附着力。而加入颜料后可以减少收
缩,增加附着力。
3.3　改变流变性
  颜料的加入提高了涂料的黏度,赋予涂料很好的流变性。如添加气相SiO2可赋予触变性。
3.4　改善耐候性
  有些颜料可吸收紫外光或反射紫外光,起到光屏蔽作用,如炭黑就是紫外光吸收剂,可提高涂料的
耐候性。
.5　降低光泽
  颜料可以影响漆膜表面的平滑性,使光泽降低。很细的SiO2和蜡可在清漆中用于消光。
3.6　防腐作用
  红丹等防腐蚀颜料的加入大大提高涂料的防腐蚀性能。云母、玻璃鳞片、不锈钢鳞片在重防腐涂料
中都具有屏蔽作用,能阻挡水和空气穿透涂膜侵蚀基体。锌粉在涂料中还有类似于牺牲阳极的作用。
3.7　降低成本
  体质颜料(惰性颜料)在涂料中不起色彩作用,但可增加体积,降低成本。
4　颜料的性质
4.1　遮盖力
  遮盖力是涂料赋予被涂物装饰性的重要性质。是指涂料涂覆于基材上,颜料遮挡被涂物表面,由于
光的吸收、散射和反射而不能透过涂膜见到基材表面的能力。遮盖力与折光率、颜料微粒大小及分散
性等因素有关。
  遮盖力有两种情况:一种是漆膜吸收照射在其上的光线,使光线不能达到底部,因而无法看到基材
表面,如加有炭黑的黑漆;另一种是光线在颜料与成膜剂界面之间散射,使光线不能达到底部,因此无法
看到基材表面,如白色漆。对于大部分彩色颜料,则是吸收与散射同时起
作用。
  遮盖力用两种方式表示:一是遮盖单位面积所需的最小用漆量;二是遮盖底面所需的最小漆膜厚度。
  同种颜料,由于粒径不同,对光的散射情况也不同,遮盖力也就有差异,颜料粒径越小遮盖力越好。
为了取得最佳遮盖效果还应将颜料分散好,颜料的絮凝必然降低遮盖力。
  遮盖力也与颜料体积浓度(PVC)有关,当体积浓度超过临界体积浓度(CPVC),即PVC>CPVC时,由于漆膜中有气泡出现,会大大提高遮盖力。颜料的折光率与聚合物的折光率之差越大,遮盖力越好,反之则遮盖力越差。SiO2遮盖力差,只作体质颜料,而金红石型钛白粉折光率最大,与聚合物的折光率差也最大,因而是最好的白色颜料。
4.2　着色力
  颜料的着色力是颜料的主要性能。着色力越好,颜料用量越少,成本越低。
着色力与颜料本身性质有关,也与其粒径大小有关。一般有机颜料比无机颜料着色力好。颜料粒
径越小,着色力越好。
  颜料的分散性好,着色力也好。分散不良可引起色调异常。着色力与遮盖力无关,透明颜料的遮盖力差,而着色力可能很好。
4.3　密度
  密度越小的颜料越有利于降低成本,因为颜料的作用是以体积为基础的。
  金红石型钛白粉密度4. 1g/cm3,而铅白为6·6g/cm3,前者比后者遮盖力好,体质颜料一般密度
都比较小。
4.4　粒径大小与形状
  颜料的最佳粒径一般应为光线在空气中波长的1/2,即0.2μm-0.4μm。大于此值,颜料的总表面积减少,对光线的总散射能力减少;小于此值,颜料将失去对光线的散射能力。
  颜料通常是不同粒径的混合体,粒径在0.01μm-50μm之间。
  颜料微粒的形状不同,其堆积和排列也不同。影响到颜料的遮盖力和流变性等。如片状颜料有栅
栏作用,减少空气和水份的穿透,而杆状颜料增强作用好,有利于下道涂层的黏附,但降低涂层的光滑度
和光泽。
4.5　渗色性
  在红漆底层上涂白漆,成了粉红色,这是因为白漆中的溶剂溶解了一部分红漆中的颜料,这种现象
称为渗色。红色有机颜料最容易渗色,渗色与溶剂有密切关系。
4.6　耐光性
  人们要求涂膜不仅有色泽,而且要耐久,最好能保持到涂膜破坏为止,这就要求颜料的耐光性要好。
耐光性差的颜料在光的作用下会很快褪色、发暗或色相变坏。
4.7　稳定性
  颜料在涂料中的稳定性十分重要,不仅影响涂132006年4月廖兴明:颜料———涂料的重要组成部分　
料的使用,也影响涂层的耐老化性。如氧化锌用于高酸值树脂中,会与树脂反应生成皂,使树脂通过金
属锌交链,因而在贮存过程中黏度大增,产生“肝化”。含铅颜料与大气中H2S反应生成黑色PbS,使
漆膜发暗。在高温烘漆中,颜料的热稳定性也是十分重要的。
4.8　吸油量
  吸油量是颜料的重要指标。在100g颜料中将亚麻仁油逐滴加入,并不断用刮刀混合,起初颜料成松散状,后来全部颜料黏结成一个球,若继续滴加亚麻仁油,体系将变稀,此时所加的亚麻仁油量为颜料的吸油量(OA)。OA=亚麻仁油量/100g颜料达到吸油量,意味着颜料表面吸满了油,微粒间的空隙也充满了油。若再加油,黏度自然要下降。
  颜料的微粒越细,分布越窄,则吸油量越高;颜料的密度越小,吸油量越高;颜料微粒呈园珠型比呈
针状吸油量高。
  吸油量也与颜料自身性质密切相关,如BaSO4比CaCO3吸油量高。
4.9　体积浓度
  颜料的体积浓度是在涂膜干膜中颜料所占的体积百分数。
  PVC=颜料的体积漆膜总体积当颜料吸附了树脂并在颜料无规则紧密堆积形成的空间中充满树脂时,这时的体积浓度称为临界体积浓度(CPVC)。
  体积浓度与漆膜性能有很大关系,当达到CPVC时,各种性能都呈现一个转折点(如图3)。
当PVC增大时,漆膜内颜料体积大了,漆膜表面平滑度下降,光泽下降,遮盖力增大,着色力增加,
耐蚀性下降,防污力变差。
   PVC与CPVC之比称为比体积浓度:
   Δ=PVC/CPVC
   比体积浓度的取值范围见表2。
4.10　毒性
  很多颜料都有毒性,在使用中应谨慎。镉、铬等重金属盐的毒性已为世人公认,正在努力寻找其代
　 图3　涂料性质在CPVC时的突变
   表2　Δ的取值范围
涂料种类Δ值范围
  汽车涂料、工业涂料、民用涂料(面漆) 0.1-0.5
  建筑涂料(半光) 0.6-0.8
  外墙涂料(无光) 1.0
  天花板涂料>1
  金属防腐底漆0.75-0.90
  底漆(需要用砂纸打磨的) 1.05-1.15替品。红丹的毒性使防蚀性能优良的红丹走向淘汰
之路,有机颜料大多也有毒性,选择时应予以注意。
5　颜料的分散
5.1　颜料的分散过程及其影响因素
   颜料的分散是色漆制备的关键,分散性的优劣直接影响涂料的质量。颜料的分散过程是:润湿→研磨与分散→稳定。润湿是颜料微粒表面的水分和空气被溶剂所取代的过程。溶剂黏度低时,润湿的速度较快,在润湿时应先加溶剂后加颜料。在水性涂料中,由于水的表面张力较大,有机颜料润湿有困难,需要加一定润湿剂降低水的表面张力。颜料粒子间的范德华力,常使颜料微粒聚集成为聚集体,因此需要研磨,用剪切力使颜料聚集体分散开。黏度与剪切力成正比,黏度越高,剪切力越大,对研磨分散越有利;但黏度不能太高,否则研磨电机负荷太大。
   分散后的颜料仍有聚集倾向,即絮凝。絮凝使涂料的遮盖力和着色力下降。为避免聚集,稳定颜
料微粒,可采用电荷保护和立体保护两种办法。
   电荷保护是加一些表面活性剂或无机分散剂,使颜料微粒表面带电荷,形成双电层,利用电荷的排
斥力使颜料微粒保持稳定。(见图4)。
图4　电荷保护作用
    立体保护是加一些聚合物使颜料微粒表面形成一吸附层,当吸附层达到一定厚度(8nm-9nm)时,
吸附层间即产生排斥力,使微粒不致聚集(见图5)。聚合物产生的吸附层有多个吸附点,吸附层厚度可
达50nm,保护作用好。
图5　立体保护作用
   稳定的颜料分散体在存放时,不应发生沉降、絮凝和导致体系黏度的增加。防止颜料微粒的沉降要尽量用粒径小,密度低的颜料和黏度高的介质。颜料密度相对较大时,可用表面活性剂处理,增大微粒吸附层的半径,减小沉降的可能性。
   颜料微粒的不断运动,当微粒的动能克服了微粒间的斥力而导致亲密接触时,颜料即产生絮凝。
提高黏度可防止絮凝,更重要的是防止颜料微粒在运动过程中的互相接触。
   颜料微粒通常受到范德华力、静电力和空间阻力三种作用力。范德华力是吸引力,静电力主要是排斥力,空间阻力是排斥力。这三种力的共同作用决定颜料分散体的稳定性。防止絮凝最重要的是克
服范德华力。当颜料微粒互相靠近时,排斥力逐渐增加,达到最高点后,进入吸引区,吸引力引起絮凝。
因此,提高分散稳定性要防止高能量的微粒因碰撞而进入吸引区。对水分散体系通常可加入一些表面活性剂或电解质使微粒表面形成厚的双电层,使微粒间产生较大的排斥力,以防止絮凝。
   在涂料贮存期间,树脂和颜料均发生一系列物理化学反应,特别是颜料的絮凝,使涂料黏度上升。
为了稳定颜料分散体而加入的表面活性剂有润湿作用、稳定作用和挤水作用。表面活性剂可降低介质的表面张力和介质与颜料的界面张力,因而促进颜料的润湿。同时颜料微粒表面吸附有表面活性
剂时,可产生静电或立体保护作用,阴离子表面活性剂与非离子表面活性剂联合使用效果更好。
为了使颜料易于分散,可用树脂对颜料微粒进行表面处理。聚合物可在聚集的颜料微粒间形成空
隙,使溶剂容易渗入微粒中将树脂溶解,使微粒较好的分散于介质中。
用硬脂酸处理CaCO3,可降低颜料比重,增大体积,控制颜料的沉降速度,沉降后也不致形成硬块。
用Al2O3、SiO2处理TiO2微粒表面,除提高分散性外还可改善耐候性。
一般颜料都是由水—颜料体系经过干燥粉碎而制得的,在转变为粉末过程中,颜料微粒严重聚集,
加入表面活性剂后,可使颜料微粒直接由水相转变为油相,利于研磨。
聚合物在颜料分散中也起到保护作用。聚合物浓度过高,不利于颜料润湿。
5.2　颜料的分散设备
  颜料的分散设备主要有三辊机、球磨机、砂磨机、高速搅拌机等。
三辊机是最常用的研磨分散设备,由三个钢辊及传动部分组成,三辊速度不同,加料辊(后辊)为慢
速,前辊为高速(见图6)。三辊机是典型的用剪切力作用来分散颜料的设备。
图6　三辊机运转示意图
  球磨机由钢筒及传动部分组成,钢筒内装钢球作为研磨介质,钢筒水平旋转,钢球将颜料粒子撞击
磨碎。球磨机是典型的用撞击力来分散颜料的设备。
  砂磨机是球磨机的改进和发展,砂磨机的研磨介质是微细的砂或珠。砂磨机筒体直立,有搅拌轴
和由底部向上的强制送料系统,连续进料。漆料和颜料的混合体在筒内受到激烈搅拌,砂粒猛烈的撞
击使颜料分散,通过出口筛挡住砂粒并送回筒中(见图7)。砂磨机分散效率高,已被普遍采用。
  图7　砂磨机示意图
  高速搅拌机用于颜料和漆料预混合,也可用于研磨后的调稀作业。对易于分散的颜料,高速搅拌
机可得到满意的分散效果,转速一般为4000r/min-5000r/min。
超声波分散用于纳米颜料,利用超声波的空化作用使聚集的纳米微粒均匀分散。
颜料研磨后用细度板来判断其研磨效果。而分散性的好坏用遮盖力和着色强度来衡量。首先备有
分散得很好的标准白浆和标准色浆(如蓝浆),用待测白浆和标准白浆相比,在白浆中各加入一定量的
标准蓝浆,混合后,若待测白浆颜色比标准白浆深,则未分散好,表明白浆遮盖力差。反之若要测色浆
(如蓝浆)的分散性,可用加标准白浆进行比较,待测蓝浆若变浅,表明蓝浆未分散好。
涂料配色时,常将每种颜料分别分散成单色色浆,再配成单色色漆,由几种单色色漆按确定配比在
同一研磨机中分散,得到稳定的颜料分散体。对多数色漆,甚至深色漆,往往需要加一定数量
的白色颜料。而鲜艳的色漆宜选用有机颜料。深色漆和暗色漆宜加一些黑色颜料。在一种涂料中使用
颜料品种越少越好。
6　颜料创造灿烂未来
   除开涂料的功能性因素外,涂料的广泛应用应归功于颜料的发展。可以说,没有五光十色的颜料,
就没有五彩缤纷的涂料,也就没有五彩斑斓的世界。不言而喻,颜料的作用是显而易见的。
然而在对涂料的研究中,对颜料的关注太少。
   我国是世界涂料的第二生产大国,是世界颜料的重要消费市场,也是世界各大颜料商必争之地。
经过数十年的艰苦奋斗,我国颜料工业已具有相当规模,我国已经成为世界颜料生产大国,世界无机颜
料低档品及初级品的主要贡献者,但却不是颜料利润的主要获得者。我国颜料工业技术水平普遍偏低,低档产品过剩,而高档产品严重不足,与先进国家的差距还很大,因此,缺乏足够的市场竞争力。加速开发高档颜料产品,迅速改变我国颜料工业的落后面貌,才能创造涂料工业的辉煌明天,也创造人类生活的灿烂未来。

PTFE

摘要:介绍了氧化淀粉、交联淀粉、羟烷基淀粉以及多孔淀粉在内墙涂料、纸张涂料以及防水涂料中的一些具体应用,并对淀粉涂料的未来进行了展望。
关键词:淀粉;淀粉衍生物;涂料
   近年来,涂料的生产和应用得到迅速发展,二十世纪70年代,由于聚醋酸乙烯涂料价格较贵,聚乙烯醇及其改性品种得到了广泛应用。二十世纪80年代后期,聚乙烯醇价格不断上涨,淀粉、膨润土、聚丙烯酰胺等替代成膜物被相继采用[1]。淀粉是绿色植物进行光合作用的产物,主要来源于玉米、小麦和薯类等农产品[2],具有资源丰富、价廉、可再生、不枯竭等特点,具有生物可降解性,污染小,符合环境保护及人身安全等要求。因此,世界各国都十分重视淀粉资源的开发、利用和研[3]。我国淀粉资源非常丰富,是世界第二大玉米生产国,目前淀粉总产量已超过500万吨/年。利用玉米淀粉制备新型粘合剂具有很丰富的原料市场和产品需求市场,因此淀粉涂料应运而生[4]。
   淀粉涂料是指以淀粉作为粘合剂(基料)生产的涂料,主要用于建筑物内墙面的装[5]。基料是建筑涂料的主要成膜物质,也称胶粘剂,是涂料配方的主要成分和基料,它的组成、性质对涂装于建筑物表面的膜的特性
(光度、耐水性、耐磨性、耐擦洗性能、耐候性等)起着决定性作用[5]。以淀粉衍生物为基料生产的建筑涂料综合性能得到了加强,如流平性、涂刷性、防沉淀性均得到改善,克服了传统聚乙烯醇建筑内墙涂料流平性、涂刷性、防沉淀性差的缺点[6]。淀粉衍生物建筑涂料的耐水性、稳定性、流动性、相容性、均一性、附着力、遮盖力均能达到建筑涂料基料的要求,且其不含甲醛,对人体无危害,是一种绿色环保的建筑涂料,具有广阔的发展前景[7]。
1淀粉的分类
   在建筑涂料中用到的淀粉主要有氧化淀粉、交联淀粉、羟烷基淀粉和多孔淀粉等。氧化淀粉是指在氧化剂作用下,淀粉分子中较活泼的羟基被有限地氧化为醛基、酮基、羧基,分子中的糖苷键部分发生断裂而制得的淀粉。这种淀粉分子的官能团发生变化,聚合度降低,具有良好的水溶性、亲和力、浸润性、粘结性,可用于造纸工业、纺织工业以及食品加工业[5]。双醛淀粉是氧化淀粉中的重要产品,它是由高碘酸及其盐氧化淀粉生成的淀粉衍生物[9]。双醛淀粉分子中含有许多易反应的醛基官能团,具有许多优越的物化、生化特性,如碱溶性、易交联接枝、粘接力强、容易糊化和不易发霉等性能,并且具有良好的卫生安全性、生物降解性、化学活性,因而应用广泛。
   交联淀粉是淀粉与具有两个或者多个官能团的化学试剂起反应,使不同淀粉分子的羟基间形成醚化或酯化键而交联起来制得的淀粉衍生物[10]。淀粉的交联方式有酰化交联、酯化交联和醚化交联等。羟烷基淀粉是淀粉与环氧烷化合物起反应生成的羟烷基淀粉衍生物,工业上主要生产羟乙基和羟丙基淀粉。在建筑涂料中,使用羟乙基淀粉作为涂料胶粘剂。羟乙基淀粉为非离子型,与其它胶料以及涂料中的各组分的相容性好;羟乙基淀粉糊流动性好,具有良好的成膜性;凝沉性弱,粘度稳定,制备的涂料稳定,有利于施涂,涂层均匀[11]。
   多孔淀粉是一种新型的变性淀粉,是将具有生淀粉酶活力的酶在低于糊化温度下作用于生淀粉而形成的多孔性蜂窝状产物。多孔淀粉表面布满了直径为lμm左右的小孔,小孔由表面向中心深入,孔的容积占颗粒体积的50%左右,因此具有良好的吸附性能,且对目的物有缓释作用[12-14]。
2淀粉在涂料中的应用
2.1在内墙涂料中的应用
  采用催化剂在碱性条件下对淀粉进行改性,然后进一步交联处理,使其耐水性、稳定性、流动性、相容性、均一性、附着力、遮盖力均能达到内墙涂料基料的要求。由于淀粉是天然可食性原料,因此该内墙涂料对环境安
全、无毒,是一种绿色环保的内墙涂料[15]。白志诚、李高等[16]用淀粉自制的FH复合助剂、尿素和稳定剂等制得液体淀粉涂料。该涂料用于内墙涂料,具有稳定性好、附着力强、不掉灰、不起皮、表面光滑且具瓷釉感的特点。
刘淑萍等[17]根据白垩土的性质和化学组成,认为白垩土代替膨润土具有一定的可能性。(白垩土是土状集合体形态的方解石的一种,常用做胶结构和填充剂等,它的主要化学成分为:CaO 52%,MgO 7.5%,Fe2O3 5.7%,SiO2
11%)。实验结果表明:采用淀粉和白垩土为主要原料,通过糊化、交联等反应制得的胶水代替106#、801#胶水生产内墙建筑涂料,性能优良。朱仁宏等[18]以多孔淀粉作为吸附剂和缓释剂,在吸附了除虫菊酯后加入内墙涂
料,可以达到理想的效果,特别是在粉刷涂料期间,杀虫剂释放量很少,保护了操作工人的安全,随后能平缓地释放,持续较长时间,杀虫效果好。曾丽娟等[19]采用双氧水作氧化剂,硫酸亚铁为催化剂,在碱性条件下对木薯
淀粉进行催化氧化,然后进一步交联处理,使其耐水性、稳定性、流动性、相容性、均一性、附着力、遮盖力均达到内墙涂料基料的要求,并在碱性条件下对木薯淀粉的氧化、制备淀粉胶的原理、方法和性能以及对影响该淀粉胶的各种因素进行了讨论。
2.2在纸张涂料中的应用
   3S-85淀粉为阳离子,能与多种颜料混合而形成均匀稳定的涂料液。成纸具有光泽度高,粘接性能和抗水性能好等特点。3S-85淀粉在气刀涂布涂料中的应用十分广泛,该种淀粉成纸的光泽度和表面强度较高。张金等配制的纸张涂料除了具有较高的光泽度外,还有较好的柔软性能,在相同条件下可以提高铸涂纸的耐折度,从而在一定程度上改进铸涂纸的涂层耐折(180°折痕强度)性能[20]。VTT与芬兰赫尔辛基大学和约思苏(Joensuu)大学联合开发出一种可替代矿物类颜料的有机淀粉颜料[21]。该淀粉颜料具有密度小,有利于提高纸张强度,对纸机部件(如网部、切纸刀)磨损轻,与环境友好等特点。与粒径大且分布较宽(从数微米到几百微米),不适合用作纸张填料或涂布颜料的天然淀粉相比,新开发的淀粉颗粒具有粒径分布窄,不溶于水等特点。与含矿物颜料的脱墨废纸不同,含有机淀粉颜料的脱墨废纸完全可以烧成灰。在较低的压光压力下能生产出有光泽的涂布纸,并具有较高的白度和不透明度。Jurkka kuusipalo[22]对淀粉涂料的粘弹性做了大量的研究。刘艳新等[23]通过实验发现涂料中使用淀粉可以增加涂料的固含量,同时改善了涂布纸的主要性能,节约干燥能量,优化干燥过程,提高产量。高固含量的预涂涂料配方中,提高胶粘剂中淀粉质量比例(50%)的同时可降低总胶粘剂的用量(从16份降到14份)且可在保持纸张光泽度、挺度、印刷斑点和印刷性能不变的情况下提高印刷光泽度,对纸张的表面性能没有负面影响。
2.3在防水涂料中的应用
   乳胶涂料以水替代传统的挥发性有机溶剂,具有安全、无毒、低污染、节约资源、使用方便等特点,但该类涂料以聚醋酸乙烯酯、聚丙烯酸酯、聚苯乙烯等高聚物形成的乳胶为成膜物质[24],价格较贵。因而寻求性能好、生产成本低、工艺简单的乳胶,成为涂料工作者研究的热点。淀粉具有高分子化合物的粘结特性,产量大,价格低,通过热糊化、酸解、碱糊化、氧化等改性,可用于乳胶涂料成膜物质。段香芝等[25]的实验结果表明,用淀粉-苯乙烯接枝共聚物与废PS共混制成的防水涂料,其稳定性达7天以上,附着力达1级,粘度(涂-4",s)90-110,涂在各种包装纸箱的外表后,5~10min后即可形成一层均匀的涂层,具有良好的防水性能,连续浸泡48h,虽发软却不透水。苏琼等[26]以过硫酸钾为引发剂,在乳化剂OP存在下,玉米淀粉与苯乙烯接枝聚合制备了涂料用淀粉-苯乙烯乳液,以此乳液为成膜物质复配成的乳胶涂料的性能达到或超过GB/T9756-2001合格产品的指标:耐水性≥96h,耐洗刷性≥500次,耐碱性24h无异常。
3展望
   传统涂料存在颜色不均匀,遇水或湿气易脱落,易变质,涂膜强度低,附着力差和有效使用期短等问题,而以淀粉及其衍生物为基料生产的建筑涂料很大程度上改变了这些缺陷,如流平性、涂刷性、防沉淀性均好。淀粉基涂料生产工艺简单,产品价格低,是一种绿色环保型涂料,符合世界各国推行的环保政策。尽管如此,由于受淀粉原料本身特性制约,淀粉及其衍生物作为建筑涂料的基料在防霉、附着力、强度等方面还有待进一步研究,以达到理想涂料的要求。

PTFE

摘要:研究了固体质量分数为68% ~70%,单体组成为丙烯酸丁酯/甲基丙烯酸甲酯/α-甲基丙烯酸(BA/MMA/MAA=30/69/1)的共聚物乳液,探讨了聚合反应温度、乳化剂用量、引发剂用量、电解质等外部条件对聚合反应和乳液粘度、贮存稳定性的影响规律.结果表明:当聚合反应温度为83±1℃,乳化剂、引发剂、NH4HCO3用量分别为单体总量的2·60% ~3·90%; 0·18% ~0·27%和0·18% ~0·27%时,所制备乳液的综合性能较好,为适宜合成条件.
关键词:高固含量;丙烯酸酯;乳液涂料
0引言
高固含量聚合物乳液具有生产效率高、能耗少、干燥成膜速度快、储存和运输成本低等突出特点,在涂料、粘接剂等领域中,工业开发价值很大,已成为聚合物乳液研究发展的一个重要方向.近年来,对高固含量丙烯酸酯聚合物乳液的合成工艺研究,主要围绕单分散乳胶粒粒径分布(Particle SizeDistribution, PSD)共混体系展开[1-3],而对宽PSD体系的研究较少.我们对宽分散的、固体质量分数为70% ~72%的丙烯酸酯共聚乳液,系统研究了合成条件、单体组成与乳液性能之间的关系.本文将重点讨论单体组成为BA/MMA/MMA=30/69/1时,乳化剂体系(浓度、用量、加入方式等);引发剂体系(过硫酸盐类、分阶段引发、用量以及加入方式等);电解质(缓冲剂的用量、加入时间与方式等)对乳液粘度、稳定性等性质的影响规律.
1实验部分
1·1主要试剂及原料
甲基丙烯酸甲酯(MMA)、丙烯酸丁酯(BA)、α-甲基丙烯酸(MAA):化学纯;十二烷基硫酸钠(SDS)、硫酸铵(APS)、碳酸氢氨(NH4HCO3)、氨水(NH3·H2O):分析纯;复合乳化剂:自制;去离子水:自制.
1·2乳液的合成
聚合物乳液采用半连续种子乳液聚合方法制备[4, 5].合成工艺为:将装有搅拌器、温度计、回流冷和恒压滴液漏斗的四口反应器置于恒温水浴中,先向反应器中加入一定量的去离子水和引发剂,同时应器中滴加单体和乳化剂,当溶液出现淡蓝色时,开始分阶段抽提乳液,并以一定速度持续滴加单体化剂,反应3~4 h.然后,以一定的速度返滴加抽提的乳液,并继续滴加单体,待所有物料都滴加完毕之继续反应一定时间,停止反应,用25% ~28%的浓氨水调节至pH=9,经冷却、过滤后得到聚合物乳液.合物乳液经高速食品搅拌机连续搅拌15min后不破乳.
1·3测试与表征
乳胶粒粒径及粒径分布用OMEC-LS800型激光散射粒度分析仪测定;粘度用NDJ-8s型旋转计按GB/T2794—1995测定;乳胶粒微观形态用飞利浦EM-420透射电子显微镜和XL30ESEM-TM描电子显微镜进行观测;固含量按GB/T2793—1995测定;贮存稳定性按GB/T6753·3—1986测定,严块沉降者用C表示,少量结块用B表示,不结块用A表示.
2结果与讨论
2·1乳液的流变性
在相同温度下,单体组成为BA/MMA/MAA=30/69/1的丙烯酸酯共聚乳液,其转速(剪切速率)对乳液体系粘度的影响规律如图1所示.由图1可知,聚合物乳液的粘度均随测定转速的增大而降低,并表现为非线性关系,说明所制备的聚合物乳液为假塑性流体.
2·2乳化剂用量对乳液体系的影响
2·2·1对聚合物乳液体系粘度和贮存稳定性的影响因为乳化剂的浓度[S]与乳胶粒数量Np有关,且Np∝[S]0·6,所以乳化剂的用量将导致乳液中的乳胶粒的数量和粒径发生变化,从而对乳液的粘度和贮存稳定性产生重要影响.乳化剂用量对乳液稳定性和粘度的影响见表1和图2.
表1　乳化剂用量对乳液体系粘度和稳定性的影响
Tab. 1.　The effect of emulsifier amount on the viscosity
and stability of latexes
乳化剂量/%   固含量/%    粘度/(mPa·s)      存储时间/6个月
  1·95       68·20         332                  C
  2·6        69·30         398                  B
  3·9        70·00         467                  A
  4·68       70·00         578                  A
  5·85        —            —                  —
  —表示反应不能进行
由表1可知,随着乳化剂用量的增加,贮存稳定性提高,当乳化剂用量小于2·60%时,易发生乳聚结,使乳液的贮存稳定性小于6个月,不能满足使用要求.而由表1和图2可知,随着乳化剂用量的增加,乳液体系的粘度将逐渐增大,并且当乳化剂用量大3·90%时,乳液体系的粘度将大于500MPa·s.对高固含量乳液体系,通常认为当粘度大于500MPa时,将对使用性能产生不利影响.因此,本体系中,乳化剂的适宜用量为单体总量的2·60% ~3·90%.
2·2·2对聚合物乳液乳胶粒粒径分布(PSD)的影响Chu[6], Schneider[7-9]等人对单分散共混体系的研究表明,当聚合物乳液的单体种类和乳胶粒的不同时,保持较低粘度下的最高固体含量粒径比略有不同,但总体来看,不论是何种体系,当大粒子的分数为80%左右时,乳胶粒的最大堆砌体积分数最高,保持较低粘度时乳液可达到的固体含量也最高.
得注意的是,上述研究均未对宽粒径分布聚合物乳液体系展开研究.本文所合成制备的高固含量乳液为宽粒径分布体系,图3反映了不同乳化剂条件下乳液乳胶粒的粒径分布,从图中可以看出,随着体系中乳化剂用量的增多,乳胶粒的平均粒径在减小,相应地减少了体系中自由水体积分数,增大了粒子运动的阻力,从而导致粘度增加.乳化剂用量范围对乳液粘度影响程度不一样,在乳化剂用量小于2·60%时,随着乳化剂用量的增加,乳液粘度增大幅度较小;而乳化剂用量大于3·90%时,粘度增大显著.
2·3引发剂用量对乳液体系的影响
在聚合反应过程中,引发剂在升温前加入,过高的引发剂用量会造成初始反应速率过快,并且在中可以观察到明显的自升温现象,容易导致部分乳胶粒聚集形成凝胶,对体系的稳定性和流变性能产有利的影响.表2和图4分别给出了引发剂用量对高固含量聚合物乳液稳定性和的乳液体系粘度的影律,从中可以明显看到,随着引发剂用量的减少,有利于提高聚合物乳液的稳定性和降低乳液体系的粘
表2　引发剂用量对乳液稳定性的影响
Tab.2.　Effect of initiator amount on stability of latexes
引发剂量/%     固含量/%      存储时间/6个月
  0·18         68·6            A
  0·27         69·4            A
  0·36         69·9            B
  0·45         69·3            C
随着体系中引发剂用量的增加,体系中生成的乳胶粒个数也随之增加,新生成的微小乳胶粒个数增加,平均粒径下降.由此而产生的结果是:①使乳胶粒的总表面积增大,在乳化剂用量不变的情况下乳胶粒表面乳化剂覆盖率降低,致使体系的稳定性下降;②由于微小乳胶粒个数增加,使得体系中乳胶粒的凝聚程度加重,体系的粘度迅速增大,使聚合过程中传散热困难,易引起“爆聚”.此外,APS一种电解质会压缩乳胶粒表面的双电层,过量会引起乳胶粒相互粘并而使粒子凝结,如图5所示.
由此可见,APS用量增加将导致乳液体系的粘度增大,稳定性降低.但当引发剂用量太少时,将导合反应不完全,单体的转化率不高,并残留较多的未反应单体.综合考虑以上多种因素,对本文研究系,引发剂的适宜用量为单体总量的0·18% ~0·27%.
2·4反应温度对乳液体系的影响
对以APS为引发剂的聚合物乳液体系,一般情况下聚合反应温度控制在75~90℃较为适宜.对研究的体系,若聚合反应温度过高(>84℃),将使乳液体系中较大粒径乳胶粒的粒子所占的比例增大,粒径增大,粒径分布变窄,导致乳液的粘度增大,稳定性降低.此外,过高的反应温度还会使聚合反应难于控制,易引起“爆聚”或“破乳”.若聚合温度控制过低,则将导致单体的转化率降低,未反应单体残留量增大,即使反应时间延长,也不利于后期反应的控制.因此,本体系的适宜聚合反应温度为(83±1)℃.
2·5NH4HCO3的影响
有关研究表明[7, 8, 10],NH4HCO3主要通过对体系的双电层产生影响并进而导致体系的粘度发生变化.由图6可知,乳液的表观粘度随NH4HCO3用量增加而增加.其原因在于,一方面,NH4HCO3可压缩乳胶粒表面的双电层及水合层,减少其流体力学体积,从而增加乳液流动性.另一方面,本方法制备高固含量乳液乳化剂用量低,乳胶粒表面乳化剂覆盖率低,双电层厚度变薄势必会造成大量的乳胶粒,尤其是小乳胶粒由于不稳定而聚集到大乳胶粒上或互相聚集,改变了乳胶粒的粒径及其分布,使其偏离了有利于获得高固含量、低粘度乳液的最佳粒径及其分布,从而导致乳液粘度增加.并且,NH4HCO3对粒径及其分布的影响超过了其压缩双电层的作用.从保持聚合物乳液低的粘度及高的稳定性两方面考虑,在本体系中NH4HCO3的用量的适宜范围是单体总量的0·18% ~0·27%.
3结论
1)采用半连续种子乳液聚合方法合成了稳定性较好的高固含量在70%左右,最低粘度为467mPa·s甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、α-甲基丙烯酸共聚物乳液
2)对本文研究的体系,适宜合成条件是:聚合反应温度为(83±1)℃,乳化剂、引发剂、NH4HCO3分别为单体总量的2·60% ~3·90%; 0·18% ~0·27%和0·18% ~0·27%.