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            無機涂料未來將替代傳統的涂料市場,實驗室制備實驗為證!

            2020-03-05

            引言

            隨著工業化的高速發展,導致了地球環境的嚴重破壞,嚴重的污染威脅著人們的居住空間?!熬G色”、“環?!?,是目前人們高度重視環境保護后對涂料工業提出的要求,也是涂料工業未來的發展方向。相對有機涂料而言,無機涂料直接取自于自然界中蘊藏豐富的礦物,其基料的生產和使用過程完全符合節能減排的要求,且具有絕大多數同等成本的有機涂料難以達到的技術指標。

            無機涂料未來將替代傳統的涂料市場,失業的可能就是你,實驗為證!

            近年來,國內建筑工程市場因國家對地下密閉空間用防火、不燃內墻涂料的強制要求,推動了無機內墻涂料的發展,國內各大建筑涂料生產商均在進行無機建筑涂料的研發工作,并不斷推出各自的新產品,讓無機硅酸鹽涂料在我國尋覓到了難得的發展機遇。


            無機涂料擁有較好的戶外耐候性及附著力,但其耐沾污性對其使用壽命的影響也同等重要,關于無機涂料的制備有較多的文獻可供參考,對于有機涂料耐沾污性的研究文獻也較多。但對于無機涂料耐沾污性的影響因素,國內鮮有報道。


            專家通過對硅酸鉀和硅溶膠復配溶液的粒徑表征,探究了硅酸鉀和硅溶膠共混穩定性的依據;而硅酸鹽涂料的透氣性是其長處之一,但多孔性的表面必然導致涂層的吸水率較高,從而造成在做耐沾污測試時粉煤灰容易集聚到漆膜里面,難以沖洗下來。因硅酸鹽、硅溶膠的特殊結構,與丙烯酸乳液有較大差異,其耐沾污性的機理也會不完全相同。


            本文通過分析配方中的硅酸鹽含量、硅溶膠含量、粉料結構,助劑的影響,來探討如何實現高耐沾污性的無機涂料。


            實驗部分

            1.1 實驗原料
            硅酸鉀(AH-K1:模數3.75~4.15,二氧化硅含量>16%):澳漢;
            硅酸鉀(GHSK:模數4.09,二氧化硅含量20.63%):國聯;
            穩定化硅酸鉀(MOS-1010:模數3.6,二氧化硅含量16%~18%):培藤;
            硅溶膠(MOS-2012):鉑英特;
            苯丙乳液(6516-2):長興;
            純丙乳液(7016G):巴斯夫;
            苯丙乳液(791ap):巴斯夫;
            苯丙乳液(296ds):鉑英特;
            苯丙乳液(559ap):巴斯夫;
            苯丙乳液(R64):陶氏;
            季銨鹽穩定劑(SPS):科萊恩;
            有機硅疏水劑(BS1306):瓦克;
            聚四氟乙烯蠟粉(TF1778):路博潤;
            金紅石鈦白(R996):四川龍蟒;
            800目硅微粉:廣東玉峰;
            1000目重鈣(GF110):廣福;
            800目滑石粉(CMS-666):遼化;
            1250目濕法絹云母(GA-4):銳格。

            無機涂料未來將替代傳統的涂料市場,失業的可能就是你,實驗為證!
            1.2 實驗及測試儀器
            高速分散機(GFJ-0.4):上?,F代環境工程技術有限公司;
            涂層耐沾污測試儀(QWX):天津津科材料試驗機有限公司;
            反射率測定儀(C84-III):上?,F代環境有限公司;
            耐擦洗測試儀(BGD526):廣州標格達實驗器材有限公司。

            1.3 涂層制備與性能測試
            1.3.1 無機粘結物質和乳液相容性測試
            選取鈣離子穩定性較為優異的幾款乳液產品,與備選的兩支硅酸鉀做相容性測試,按照乳液∶穩定劑∶硅酸鉀=9122的比例混合,觀察是否出現破乳或絮凝現象。
            1.3.2 無機涂料樣品的制備
            實驗配方見表1。
            無機涂料未來將替代傳統的涂料市場,失業的可能就是你,實驗為證!
            1.3.3 無機外墻涂料制備工藝
            (1)預混合:在分散缸中加入水,再加入助劑,300500r/min攪拌混合形成膠狀的物質;
            (2)研磨分散:在分散缸中加入鈦白粉、填料,20003000r/min轉速下打漿研磨2025min至細度少于60μm;
            (3)在分散缸中加入苯丙乳液和季銨鹽穩定劑,8001200r/min混合均勻;
            (4)在分散缸中依次加入硅酸鉀溶液和剩余的水,8001200r/min混合均勻,即得。
            1.3.4 性能測試方法
            按照JG/T26-2002《外墻無機建筑涂料》,分別測試熱儲存穩定性、黏度、對比率、低溫貯存穩定性、耐水性、耐堿性、干燥時間、耐擦洗性、耐溫變、耐老化性、耐沾污性、涂膜外觀等。耐沾污性試驗方法按JG/T26-2002中附錄A的方法進行,采用粉煤灰作為污染介質,評估污染前后漆膜反射率的變化情況。

            結果與討論

            2.1 乳液和硅酸鹽適配性分析
            按照1.3.1中提到的方法,選取不同的硅酸鉀和乳液組合進行實驗,實驗組合見表2。?
            無機涂料未來將替代傳統的涂料市場,失業的可能就是你,實驗為證!
            探究無機涂料耐沾污性的首要前提是選擇能穩定貯存的產品體系,再做后續的性能測試,從表2可以看出:
            (1)不同的硅酸鹽/硅溶膠搭配不同的乳液時相容性會出現不同的表現,小編在驗證實驗中發現,兩者混合出現破乳的組合,在制成漆之后,均會出現不同程度的后增稠和膠化現象。因此,該方法可作為判定硅酸鹽和乳液相容性的一種簡易方法;
            (2)采用穩定化處理的培藤硅酸鉀要比其他硅酸鉀更溫和,乳液對其容忍度更高,適配范圍更廣,而模數在一定范圍的澳漢硅酸鉀由于晶型集中度不夠,乳液對其容忍度是低的,相應地對乳液的要求就越高;
            (3)硅溶膠相比硅酸鉀和各種乳液有更好的相容性,不易產生絮凝或膠化現象;
            (4)乳液本身的耐堿性越好,則同硅酸鹽復配的適配性就越好。

            2.2 硅酸鹽及乳液搭配對耐沾污性的影響
            采取表1中1#配方分別加入不同的乳液和硅酸鉀組合,其他原材料統一,制備樣漆,并制備樣板。按照1.3.4所述性能測試方法分別測試各項性能。
            無機涂料未來將替代傳統的涂料市場,失業的可能就是你,實驗為證!
            由表3可見,不同的硅酸鹽和乳液的組合表現出較大的差異,綜合各項性能的平衡和耐沾污性的Z優表現,選取MOS1010791ap進行2#、3#、4#、5#配方的實驗,得到的部分性能如表4所示。
            無機涂料未來將替代傳統的涂料市場,失業的可能就是你,實驗為證!
            由表4中2#、3#、4#配方可見, 耐沾污性跟乳液在粘結物質中的占比相關性較大,提高乳液含量、降低硅酸鉀含量后,耐沾污性能呈現出上升的規律(見圖1),但為了達到較低的有機物含量,實驗在硅酸鉀中復配硅溶膠并提高使用量, 耐沾污性也會提高,如采取該種方式的5# 耐沾污性較4#會有明顯提升。
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            2.3 粉料結構對耐沾污性影響
            從表4中5#6#的數據中也可以看出, 將配方中的重鈣比例降低,增加硅微粉和云母粉的用量,其耐沾污性也得到明顯提升,原因可能是硅微粉的孔隙率低,填充性好,有效地降低漆膜的孔隙率,而云母粉的片層結構更好地提供了封閉性,使得漆膜表面的積灰容易沖洗干凈,而過量添加重鈣則會對漆膜的耐沾污性能起到負面作用。
            2.4 助劑對耐沾污性影響
            針對5#配方,嘗試采用添加助劑的方式對耐沾污性進行改善,考慮采用瓦克有機硅疏水劑BS1306增加涂層疏水性和路博潤TF1778聚四氟乙烯蠟粉增加涂層抗粘性能。見表5。
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            可見,單純采用有機硅疏水劑并不能使得已經吸附到涂膜中的粉煤灰被水沖出,而聚四氟乙烯蠟粉由于在一定程度上降低了粉煤灰在漆膜表面的粘附性,提高了漆膜的滑爽度,因此對于提高無機涂料漆膜的耐沾污性有益。

            結語

            對無機涂料的耐沾污性可能產生影響的幾個因素所進行的實驗表明,硅酸鹽涂料涂膜表面的疏松多孔是造成耐沾污性能差的主要原因,而漆膜表面能的影響較為有限,因此,提高無機涂料耐沾污性不是做一個簡單的調整,而是需要從以下幾個方面進行調整:
            (1)提高乳液含量,降低孔隙率;
            (2)采用硅酸鹽和硅溶膠復配的方式,并提高無機粘結劑的占比,降低孔隙率;
            (3)通過選用硅微粉和云母粉等一類填充及封閉性能較好的粉料,降低孔隙率;

            (4)輔以一定量的聚四氟乙烯蠟粉,有助于在一定程度上降低漆膜表面能,提高耐沾污性,通過上述方面的綜合考慮,才能做出符合現有標準耐沾污要求的產品。

            Z后小編為大家附上無機涂料與有機涂料的詳細對比圖,幫助大家更好的了解。

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