寒区绿色水性多彩建筑涂料的研究

郑成艳++刘圣伟++戚佰冬++郭春

摘 要：多彩涂料是指用一次涂装能得到彩色花纹的涂料，它通常包含有两种或两种以上的颜色颗粒，形成的色彩图案多样。根据其构成原理，多彩涂料主要分成4种类型：O/W（水包油型）、W/O（油包水型）、O/O（油包油型）、W/W（水包水型）。水性多彩建筑涂料一次施工即能得到深浅层次不同的多彩花纹，并能适应砂浆、灰浆、混凝土、石膏板、木材等多种建筑材料，达到显著的装饰效果。本文通过对保保护胶体、颜填料等主要组分对分散介质（连续相）和分散相（颜色颗粒）的影响进行了研究，并对多彩涂料组份的配比、性能等问题进行了探讨，旨在研究一种适合寒区的一种水包水型绿色水性多彩建筑涂料。

关键词：水包水；分散介质；多彩涂料

前言

目前大多数的多彩涂料是基于水油不相容的特性而制备的。这种不相容性保持了不同颜料的分散，在一种涂料中产生出多彩的体系。这样的多彩涂料必然包含一种或多种有机溶剂。有机溶剂有很大的缺点：有毒，易燃，而且污染环境。随着现在人们对环境问题关注，需要减少甚至消除有机溶剂在涂料中的使用。

水性多彩涂料适用于水泥砂浆表面、混凝土表面、水泥纤维板、EPS外墙保温系统外层装饰面中，具有仿大理石材质。克服现有干挂大理石体系易脱落、自重大、不能随建筑物造型弯曲粘贴等缺点。其主要性能特点如下：（1）色彩丰富，图案变化多样、生动活泼、雅俗共赏；（2）性能优异，耐水、耐油、耐化学药品、耐洗刷：（3）涂层一气呵成，无接缝、无卷边、无霉变，有取代壁纸的趋势；（4）对基层的适应性强，可在各种建筑材料上使用；（5）一次喷涂，施工方便，缩短工期。因此，多彩涂料是目前装饰建筑材料中的更新换代产品，有着十分广泛的发展前景。

1.实验材料

1） 保护胶粉：选用济南某公司生产的保护胶粉

2） 外墙色漆：普通外墙乳胶漆，用无机氧化铁色浆调色

3） 弹性乳液：选择丙烯酸型的乳液

4） 碱溶胀增稠剂：选择东方明天公司生产的增稠剂

5） 助剂：包括消泡剂、杀菌剂、成膜助剂

6）色浆：水性色浆

2.试验

2.1保护胶体掺量对成粒的影响

保护胶体在颜料组份中，主要起提高粘度的作用，对成粒也有一定的帮助，见表2-1。

保护胶粉分散后会有部分絮状物质分散不均匀，存放24小时后再用即可。经过反复试验本试验配方最终确定保护胶粉在水中分散的最佳掺量为12g，水185 g.

2.2增稠劑的掺量对造粒的影晌

以碱溶胀增稠剂为例，对增稠剂在分散介质中的用量进行调节。由于增稠剂对成粒有作用，而且能使体系增稠，故从这两方面对增稠剂的作用效果进行考察，详见表2-2。

从表2-2可以看出，增稠剂的用量在5%-10%之间都能够很好的成粒。增稠剂用量较高时，体系的粘度会随着时间的增加而增加，所以增稠剂的用量控制在10 g以下，而进行了下面多彩涂料的粘度随时间变化的考察，本实验确定增稠剂的掺量为10g。

2.3颜料对成粒的影响

由于多彩涂料需要同时使用几种颜料，而不同颜料相同质量下的体积差异很大， 这就需要根据临界颜料体积浓度选择颜料的合理用量。临界颜料体积浓度高的颜料可以多加一些，临界颜料体积浓度低的颜料则不能加入过多，否则聚合物就不能将颜料 粒子间的空隙完全充满，这些未被填充的空隙就潜藏在涂膜中，使涂膜的物性急剧下 降。表现在色粒上就是色粒容易破碎，并逐渐粉化。这就需要针对每一种颜料，确定 其最佳用量。下面是以铁黄颜料为例所做的实验：

2.4填料对成粒的影响

不同的颜料一般情况下密度也是不同的，会直接影响到这种颜色的色粒在多彩涂料体系中的浮沉状态。本实验选择碳酸钙作为填料，通过碳酸钙的添加，改变不同颜料所成色粒的浮沉状态，使其达到一致，并且碳酸钙的使用有助于提高涂料的流平性及涂膜的抗研磨性，还有一定的遮盖力。对重质碳酸钙和轻质碳酸钙的 实验情况见下表：

2.5剪切速率对多彩涂料的影响

依靠搅拌器的剪切力，把各种颜色的分散相在分散介质中剪切成各种颜色粒子， 因此随着剪切速率的提高，色粒会被分散的越来越小。因此对剪切速率的控制是非常重要的，它直接影响色粒的大小。而且不同的搅拌桨形状会产生不同的剪切方式，由此形成的色粒形状也发生改变。

3.配方的确定

经过实验室反复试验，测试性能指标，工厂小试确定寒区绿色水性多彩建筑涂料配方如下：

1）保护胶1溶液的配置：

名称 水 保护胶 消泡剂 杀菌剂

掺量 185 12 2 1

2）基础漆（分散相）配制：

名称 外墙

色漆 弹性

乳液 水 保护

胶 碱溶胀

增稠剂 保护胶1溶液 消泡剂 杀菌剂

掺量 100 50 77 60 10 200 2 1

注：边搅拌边按顺序加入1-8，调粘度至110-130ku，碎小花纹粘度取下限。

3）连续相配制：

水 复合凝胶剂 消泡剂 杀菌剂 乳液（苯丙、纯丙、硅丙） 成膜助剂 增稠剂

356 9.5 1 0.5 125 6 2

4）造粒：

将一份分散相通过筛网漏入连续相中，筛网直径根据花纹大小选用4-10mm左右，筛孔间距约5-10mm，以保证分散相加入时彼此不发生粘连，用浆式搅拌机（转速100-300转/分钟）搅拌几分钟即可。

4.多彩涂料的性能的检测

测试结果参照中华人民共和国国家标准《复层建筑涂料》（GB/T 9779）进行制样、测试。

5.结论：

1）保护胶溶液中保护胶粉中的掺量为12g。

2）分散相的粘度控制在110-130ku，碎小花纹粘度取下限。

3）造粒过程中采用桨式搅拌机，搅拌速度应适当转速100-300转/分钟，搅拌速度过快，粒子太碎容易混色。

4）多彩涂料的最佳配比：分散相占50%，连续相占50%。分散相加入到连续相中。

【文章编号】1627-6868（2016）11-0016-03