温度对多彩涂料粒子大小及仿石效果的影响

钱晓阳 ，徐亦冰 ，殷晓明 ，田军县 ，马才永

（1.浙江科达新型建材有限公司，浙江 嵊州 312400；2.常熟市云硕氟硅材料有限公司，江苏 常熟 215500）

0 前言

水包水多彩涂料是一种仿大理石、花岗岩的建筑涂料，多彩涂料的粒子大小直接影响到墙面的装饰效果。目前，多彩涂料使用最为广泛的是纤维素醚-硅酸钠盐体系，采用的造粒方法大多为分散机分散造粒。在实际生产过程中，夏季能做好、做稳定的多彩涂料，秋冬季往往做不好，做不稳定。秋冬季做的粒子易偏细，易偏糊，总体仿石效果较差。分散造粒时即使减小造粒时分散机的转速，增大粒子的粒径，喷涂后整体的粒子粒径仍不能达到相应的大小，仿石效果也达不到要求。有效地控制多彩涂料的粒子大小、提高多彩涂料的稳定性是生产多彩涂料的难点，也是关键点，只有有效地控制好粒子大小，并使粒子保持一定的稳定性，才能把仿石仿得惟妙惟肖。为此，人们对造粒工艺和影响多彩涂料粒子大小的因素做了大量的研究[1]。有的曾简单地提到过冬季环境进行多彩涂料的制作和储存，粒子易碎[2]。有的在造粒方式上作了改进，有的在原材料用保护胶用量上作了一定的改进研究等[3-4]。

我们在生产过程中发现，气温对多彩涂料粒子大小和仿石效果的影响非常大。分散造粒时，温度是影响粒子大小的关键。如何避免、克服温度对多彩涂料的影响值得进一步研究探讨。

1 试 验

1.1 主要原料

纤维素醚481：阿克苏诺贝尔化学品（宁波）有限公司；自交联硅丙造粒乳液Y-715、自交联硅丙包覆乳液Y-725、保护胶Y-560、多彩涂料专用润湿剂：常熟市云硕氟硅材料有限公司；煅烧高岭土：山西兴旺高岭土有限公司；各类水性助剂及色浆：市售；砂浆型聚氨酯一体化板[5]的基板（用涂层机把砂浆涂抹在聚氨酯板上形成的基板）：自制；水性封闭底漆：自制；丙苯外墙中涂：自制。

1.2 主要仪器设备

JSF-400搅拌砂磨分散多用机：上海普申化工机械有限公司；电子天平：上海衡平仪器仪表厂；斯托默粘度计BGD186：广州标格达；温度计：市售；多彩涂料专用喷枪W-77：市售。

1.3 多彩涂料的制备

1.3.1 保护胶体的制备

环境温度下（10℃）将保护胶分别配成6.5%、5.0%、4.0%、3.5%的保护胶体，高速分散30 min以上，至完全分散为止，备用。并根据需要，加热至所需温度。

1.3.2 基础漆制备

基础漆的配方与操作步骤见表1，先加入水，搅拌状态下按步骤逐步加入其它原材料，分散均匀并调色后，保存备用。

表1 基础漆的配方与操作步骤

1.3.3 多彩粒子的制备

基础漆与保护胶体分别按400∶200或400∶300的质量比配制，用分散多用机分散造粒，转速700 r/min，时间70 s。

1.3.4 多彩涂料制备

将多彩粒子、包覆乳液、水按质量比600∶280∶90配制成多彩涂料。

1.3.5 样板制备

将样板喷在砂浆型聚氨酯一体化板的基板上，基板表面要先喷涂封闭底漆，表干后再喷涂外墙中涂，再表干后喷多彩涂料。喷涂前将多彩涂料的粘度调整到85 KU左右，用多彩涂料专用喷枪W-77进行喷涂。喷涂时，各类样板表面的多彩粒子尽量均匀，多彩粒子的量应尽量相同。

1.4 试验及评价方法

根据保护胶不同温度、不同浓度及不同基础漆温度等制备一系列单色的多彩涂料，并制成系列样板。根据样板粗细粒子的多少、整体清晰程度等，将样板粒子大小及仿石效果分为好中差3个等级，即：A级，粗粒子多、颜色深、簿粒子少、细碎粒子少、仿石效果好；B级，粗粒子一般、色较深、簿粒子一般、细碎粒子一般、仿石效果一般；C级，粗粒子少、颜色略浅、簿粒子多、细碎粒子多、仿石效果差。其中：A级粒子的仿石效果好，该参数下，粒子大小完全可以通过转速调整控制；B级粒子的仿石效果一般，该参数下，粒子大小基本上也能通过转速控制；C级粒子的仿石效果差，该参数下，粒子大小不能通过转速控制。

为便于观察，实验使用同一种加砂的基础漆，用铁黑和铁红色浆调成单一的浅黑色。为减少试验误差，环境温度下，基础漆粘度调成115～125 KU；为方便对比，造粒分散时采用恒定的转速，恒定的时间；保护胶采用同一种合成片状硅酸盐；包覆乳液采用同一种反应型乳液；喷涂前，将多彩涂料放置1 d，粘度调到85 KU左右；样板的中涂统一调成淡黄色；喷涂时，出料的流量、喷枪气压等工艺参数尽量相同。

2 结果与讨论

根据不同保护胶温度、保护胶浓度及不同基础漆与保护胶体质量比、不同基础漆温度制备了4组单色的多彩涂料，并制成样板。样板的仿石效果及喷涂施工效果见表2。

由表2可以看出：

（1）Ⅰ组试验（1#～6#）中，相同基础漆温度 10 ℃、保护胶体浓度6.5%条件下，保护胶体温度25℃以上的，粗粒子多、颜色深、细点少，看上去清晰，效果好，达到A级；保护胶体温度20℃的，粗粒子略少、颜色略淡，薄粒子、碎粒子略多，整体颜色浅得越明显，达到B级；15℃、10℃的，粗粒子更少，薄粒子、细点更多，为C级。在10℃的保护胶体中造粒，造完粒后加热至25℃，再配成多彩涂料的样，除施工性能有所提高，粒子还是偏小，细点还是偏多，只能排在C级中。这组试验表明，对于羟乙基纤维素醚－改性硅酸盐体系，分散造粒时，粒子的质量不但和保护胶的浓度相关，还与保护胶体的温度密切相关。保护胶体温度在25℃以上时，造出的粒子仿石效果好；25℃以下时，温度越低，粒子的仿石效果越差。

（2）Ⅱ组试验（7#～10#）中，基础漆温度 10 ℃、保护胶体温度25℃以上，不同保护胶浓度的样板都能达到A级，说明保护胶体浓度为3.5%时也能达到A级。当然3.5%的样板细粒子比4%、5%、6.5%的略微多一点，但仍能列在A级中。这说明在一定范围内，影响多彩粒子大小的主要因素是温度，而不是保护胶浓度。

表2 4组多彩涂料样板的仿石效果及喷涂施工效果

（3）Ⅲ组试验（11#～12#）中，基础漆和保护胶按质量比 4∶3造粒，保护胶体用量增加了50%，结果保护胶体温度低的仍为C级，且喷涂不流畅。这说明保护胶体的用量也不是影响多彩粒子的主要因素。

（4）Ⅳ组试验（13#～18#）中，基础漆和保护胶体温度都在25℃以上时，保护胶浓度不是越高越好。说明在夏季，保护胶体浓度不能是固定不变的，而是要根据实际情况来微调配方或工艺参数。另外14#样说明，温度高的基础漆，特别是刚搅拌好的基础漆，要放置一定的时间，自然冷却到一定的温度后才能造粒。

以上4组试验总体来看，保护胶体温度低的，粒子偏小，整体仿石效果差，保护胶体温度高的，粒子偏大，整体仿石效果好。秋冬季的温度是多彩涂料粒子变细变小甚至变糊的主要原因。温度影响了多彩涂料粒子大小和仿石装饰效果，直接或间接影响并贯穿了多彩涂料生产、储存和施工的整个过程。

首先，保护胶体中温度影响保护胶有效成分的浓度。理论上，保护胶是改性一定范围内硅酸盐类层状薄片结构的聚集体，其中层状薄片表面带有负电荷，边缘带有正电荷。在水中，聚集体分散成单一层状薄片，分散后层状薄片在电荷间作用力的驱动下，带有正电荷的薄片边缘，被其他带负电荷的薄片中间区吸引，形成“丁”字结构的复合体，丁字型复合体会进一步相互吸引，聚集，形成稳定的卡屋式三维网络凝胶体[6]。保护胶虽在水中分散开，有部分存在着抱团（非单一层状薄片形成的“丁”字结构）的现象，抱团的保护胶没有活性。一定温度范围内，温度越高，抱团越少，有效成分浓度越高，活性越高；温度越低，抱团越多，有效成分浓度越低，活性也越低。

其次，温度影响了粒子的大小。4组试验说明，秋冬季影响造粒的主要因素不是保护胶的浓度或保护胶体的用量，而是保护胶体的温度，只有在合适的温度下，保护胶体中有效成分的浓度才能达到生产要求。造粒过程中，基础漆在外力剪切过程中受力形变较大，先形成片状色块，片状色块受力后裂成大色点，大色点再裂成所需大小的粒子。基础漆在形成粒子的过程中，不断产生新的表面，表面纤维素醚上的羟基会快速与保护胶体的有效成分交联，形成薄膜。保护胶体的有效成分浓度越高，表面形成的膜越致密[7]，能承受的剪切力越大，造成的粒子也越大，越清晰；有效成分浓度越低，表面形成的膜越疏松，能承受的剪切力越小，造成的粒子越小，也越糊。

同样，温度对多彩涂料的制备和储存也有影响。包覆乳液是反应型乳液，涂料粘度靠乳液与保护胶反应来增稠。造粒时残留的保护胶少，反应就少，涂料的粘度就低；残留的保护胶多，反应也多，粘度就较高。涂料的粘度越高，与粒子内部粘度越接近，搅拌捣腾过程中的粒子越容易碎。储存过程中，涂料粒子皮膜致密的，粒子不易溶涨，储存时间更久；粒子皮膜疏松的，粒子易碎易溶涨，储存时间短。

另外受温度影响的多彩涂料还影响了施工和仿石效果。浓度、温度合适的保护胶体做出的多彩涂料，多彩粒子的皮膜弹性好、表面光润，喷涂施工流畅，仿石效果好。反之做出的多彩涂料，多彩粒子的皮膜疏松、表面有粘滞感，难以喷涂，仿石效果也差。

3 结 语

多彩涂料的粒子大小直接影响到墙面的装饰效果。多彩涂料在夏季能做好，但秋冬季不易做好，是因为秋冬季气温较低所致。生产过程中只要将保护胶体的温度提高到25℃以上，就可以保持正常生产。对于秋冬季多彩涂料生产和储存时产生的高粘度，可以考虑适当减小保护胶体中保护胶的浓度。