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水性涂料研究进展

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   自1939年仿石涂料的设想由ERBush提出,各国越来越多的科研者开始致力于仿石涂料的研制与开发,并为仿石涂料的进步发展做出了贡献。由于仿石涂料的饰面效果主要由彩粒的形状和大小体现出来的,而彩粒的形状和大小与体系粘度、搅拌方式及增稠剂、保护膜物的选择等多种因素有关。科研者们在各方面
也都做出了改进创新。迄今为止,世界各国有关仿石涂料的专利已达100多篇,制造方法和所用原料各异。特别是水性仿石涂料,以其良好的特性开始受到越来越多的关注.在今后也会必将会获得更多发展。


   对水包水型仿石涂料的制备过程是目前可以查到的最新的制备过程。他们是在乳胶膝中添加另一种天然高分子物质,在凝胶液的存在下可以发生凝胶。在“成粒”过程,由于凝胶现象的产生,可在搅拌搅散的色漆颗粒外表面形成一层柔软的保护膜,阻止色漆颗粒间的再次凝聚。而且由于使用了综合性能较好的乳胶漆,漆膜性能比单纯的聚乙烯醇类涂料更好。

   对水包水型仿石涂料的另一种制备方法是以丙烯酸树脂中和物和有机合成树脂乳液作为主要成分,加入多种颜填料作为分散相,在合成树脂乳液的分散介质中分散。凝胶化试剂使得分散相粒子表面凝胶化,从而使不同色调之间互不相溶,得到两种或两种以上色彩的仿石涂料,色彩丰富且具有立体效果。配制成水包水型的仿石涂料,使得一次喷涂即可得到美观的花纹和色彩。并且,颜色及颗粒大小可根据需要调整。
 

   水包水仿石花纹涂料是以苯丙乳液为主的有机、无机复合型的内、外墙装饰涂料。其中主要介绍了改性聚乙烯醇胶水的制备工艺,并以此作彩粒成型剂,应用羟乙基纤维素—膨润土复合增稠剂作抗沉剂和稳定剂,与苯丙乳液等成膜剂、无机颜料等制成无毒、阻燃的水性仿石涂料。

  甲壳糖为成膜剂,通过掺入彩色短纤维后混入交联剂,得到室内装饰仿石涂料。与常用的该类仿石涂料相比,其具有低温干燥快,不易霉变、无需较贵的添加剂等优点。可望用于环保型涂料研究,并开辟其应用新途径。

  水性仿石涂料的基料,分散剂,固化剂的选择和用量以及制备工艺等方面的研究做了介绍:高分子合成乳液是制造水包水仿石涂料的基料,其性能直接影响仿石涂料生产的成败,苯丙乳液、聚醋酸乙烯酯乳液和EVA乳液均可采用,尤以后两者更为合适;分散剂和固化剂的品种和用量决定仿石颗粒的大小、形状和性能,分散剂用量范围为1‰3%,固化剂:分散剂为3.5:l~4.5:l;保护体系对产品贮存稳定性影响很大,羟乙基纤维素、甲基纤维素、聚丙烯酸钠盐都是较为理想的保护胶,用量占涂料量的o.4㈣.6%时较为适宜;搅拌器形式与搅拌速度对仿石颗粒的大小与形状起主要作用,搅拌器可根据需要选用锯齿型盘式搅拌或浆式搅拌。搅拌速度可选择在200-700r/min之间,并要在制备过程中根据实际情况随时适当调整。
外文文献多为专利文献,Lynch KJamest23】等人对聚氨酯基仿石涂料进行了一系列研究。聚氨酯基水包水型仿石涂料由分散相和连续相两部分组成,这一特性有利于提高涂料在物体表面的涂刷过程。分散相主要包括:一个水分散的惰性成膜的交联的聚氨酯体系,羟基(低烷基的)纤维素,季铵盐类的水溶性纤维素醚,可形成胶体溶液的陶土和水。连续相主要包括类似的聚氨酯体系,一种水溶性的交联成膜的压敏胶粘剂,成胶性陶土和水。


  在美国专利USP5 1 25972中介绍了新的成粒机理,Edoardo Rossetti将仿石涂料分为两种组分:基料与反应物。利用絮凝机理,基料中的乳液含有阴离子纤维素增稠剂与反应物乳液中的无机盐反应,使乳液絮凝形成彩粒。基料可以配制出不同颜色,并要求粒子分散相与分散介质的比例低于0.4:1。在美国专利中,Anthony Brian James研制了一种仿石沥青基的乳液涂料。它由三部分水基载体、乳化沥青基料和至少一种颜色组分混合而成。通过调节颜色组分的相对粘度和胶粒强度从而阻止其与乳化沥青基料相混。最终产品的耐磨性更高,与传统的屋顶材料,比如沥青屋面板来说,其应用更简便且价格更便宜。

  仿石沥青基乳液涂料的制备工艺是先分别制备水基载体、乳化沥青基料和颜色组分,然后把乳化沥青基料与水基载体相混和,最后把所需的多种颜色组分加入其中。Bollini Germano的专利中介绍的水性仿石涂料体系是水性的颜料粒子分散在含有成膜物质的水性分散介质中。为了提高涂料的稳定性和实际应用中耐刷涂和滚涂的能力,颜料粒子需要与以下物质相互作用:亲水性胶体、多糖类物质和丙烯酸酯,还必须含有Fe3+、A13+、Ca2+和M矿其中至少两种金属阳离子。

  我国工业涂料领域中,目前水性涂料所占比例还比较小,这主要受技术、价格和政策法规三方面因素制约。首先,工业涂装领域对涂膜的外观、机械性能、耐性(特别是耐水性)等性能的要求大大高于建筑内外墙涂料,而且不同的应用场合,要求各不相同,我国原先的一些水性涂料技术水平还不能满足工业涂料对性能的要求。例如其存在:浮层、渗色、彩粒黯淡无光泽,以及涂料储存稳定性差等一些缺点,使其大规模地应用发展受到了限制。这些问题都会影响涂料的性能,急需解决。其次,一些性能高的水性涂料品种,由于受工艺、规模和原料成本等因素制约,价格相对比较高,这也限制了其广泛的应用。再者,在涂装行业,若无特殊的强制性措施要求,受使用惯性的影响,多数人也不愿主动放弃原已稳定使用的溶剂型涂料而承担一定风险去使用水性涂料,这也给水性涂料新产品的推广应用带来一定的难度。但是近年来,随着我国经济的迅速发展,开放程度的进一步提高,与世界经济的接轨和资源日趋紧张,以及人们对环保和身体健康的重视,水性涂料在我国已面临良好的发展机遇。水性仿石涂料定能在日新月异的装饰市场获到较大的市场份额,成为21世纪建筑涂料行业的佼佼者。

 

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