增稠剂在水性无机建筑涂料中的应用

唐植贤，杨 川，施易男 （浙江博星化工涂料有限公司，浙江温岭 317500）

0 引言

无机涂料是一种以无机材料为主要成膜物质的涂料，广泛应用于建筑、绘画等日常生活领域，建筑工程中常用的水性无机建筑涂料是以碱金属硅酸盐水溶液和胶体二氧化硅水分散液为主要成膜物质，再加入颜填料、助剂等制成的，该涂料环保无毒、防火阻燃、不起皮、不脱落，具有超强的耐候性及保色性能。目前市面上许多国产水性无机建筑涂料质量参次不齐，存在贮存时间短、易返稠、施工性差的弊病，这与水性无机建筑涂料技术配方中增稠剂的种类及使用方法有关，本研究就增稠剂在水性无机建筑涂料中的应用进行较全面的试验探讨，与业内同仁分享。

1 试验部分

1.1 原材料

无机纳米复合材料，浙江宇达化工；RS998A苯丙乳液，巴德富化工；ZT-8701高模数硅酸钾，江苏智泰科技；SN-5040分散剂、X405润湿剂、131消泡剂，深圳海川科技；760钛白粉，上海巴蒙化工；聚氨酯流平剂RM2020，陶氏化学；Dispersogen sps，科莱恩化工；AMP-95多功能助剂，陶氏化学；煅烧高岭土（10 μm），山西琚丰；滑石粉（15 μm），辽宁海城；丙二醇，路桥化工市场；十二醇酯，伊士曼；合成硅酸镁锂，毕克化学；DFX1防腐剂，科莱恩；羧甲基纤维素钠，路桥化工市场；288聚氨酯增稠剂，上海海明斯化工；530碱增稠剂，上海网格贸易；羟丙基甲基纤维素，无锡三友化工；BP-188L水性膨润土，浙江华特新材料；黄原胶，郑州瑞恒化工。

1.2 仪器设备

SDF400实验分散砂磨机，常州市腾蛟机械有限公司；LHS-150SC恒温恒湿箱，上海一恒科技有限公司；NDJ-1型旋转黏度计，上海昌吉地质仪器有限公司；马弗炉，西尼特（北京）电炉有限公司；附着力测定仪，上海玖纵精密仪器有限公司；耐擦洗测试仪，上海千实精密机电科技有限公司；无石棉纤维水泥平板，温岭建材市场。

1.3 水性无机建筑涂料的制备

水性无机建筑涂料的配方见表1。

制备工艺：在搅拌缸中依次投入原料1～6，搅拌均匀后投入原料7～9，高速分散至细度50 μm以下，然后依次投入原料10～16，高速搅拌均匀至无颗粒，调节黏度，备用。

表1 水性无机建筑涂料的配方Table 1 The formulation of waterborne inorganic architectural coatings

1.4 样板的制备

参照JG/T 26—2002《外墙无机建筑涂料》性能要求，按照GB/T 1727—1992《漆膜一般制备法》制备涂膜样板，常温静置养护7 d。

1.5 性能测试

施工性：用刷子在长方形试板表面刷涂试样，涂布量为湿膜厚约120 μm，将试板的短边与水平面呈85°角放置，放置6 h后，再用同样的方法刷涂第2道试样，此时，刷子运行无困难，则可判定为“涂刷2道无障碍”。

热贮存稳定性：将涂料试样装入1 L的塑料或玻璃容器（高约130 mm，直径约110 mm，壁厚0.23～0.27 mm）内，至高度约110 mm处，密封后放入（50±2）℃的恒温箱内，放置30 d后，取出容器，打开容器盖，观察试样（允许分层）并轻轻搅拌，试样无结块、凝聚、霉变现象即为合格。

耐水性：按GB/T 1733—1993《漆膜耐水性测定法》甲法进行测定。

耐洗刷性：按GB/T 9266—2009《建筑涂料 涂层耐洗刷性的测定》进行测定。

燃烧性：在用铝箔纸做成的容器中，称取3～5 g试样，在烘箱中烘干至恒重［（120±5）℃，2～3 h］后，取出，冷却至室温，然后用打火机点燃，观察试样是否会产生明火、黑烟、异味等现象。

增稠效率：在上述配方中，加入配方量的增稠剂，高速分散，观察试样黏度的变化情况。

耐霉菌性：将增稠剂配成1%的水溶液，室温放置，观察霉变现象。

2 结果与讨论

2.1 增稠剂的增稠效果

不同增稠剂的增稠效果见表2。

表2 不同增稠剂的增稠效果Table 2 Thickening effects of different thickeners

由表2可见，羧甲基纤维素钠、合成硅酸镁锂、530碱增稠剂、羟丙基甲基纤维素的增稠效果较好，BP-188L、288聚氨酯流变剂效果最差，但羧甲基纤维素钠、羟丙基甲基纤维素容易分解，产生异味或黏度下降的现象。综上所述，530碱增稠剂、合成硅酸镁锂具有较好的抗菌性能和增稠效果。

2.2 涂料性能测试结果

涂料性能测试结果见表3。由表3可见，用288聚氨酯流变剂的涂料施工性能差，易流挂，这是由于其属于中高剪切黏度增稠剂，触变指数低，易产生流坠现象；采用530碱增稠剂的涂料热贮存稳定性差，这是因为无机涂料的碱性强，pH高，530碱增稠剂本身呈酸性，破坏了体系的稳定，导致涂料的贮存稳定性下降；采用288聚氨酯流变剂的涂料的耐洗刷性最好，这是因为其属于缔合型增稠剂，对水相的增稠作用较弱，耐水性较好；关于增稠剂本身的燃烧性能，合成硅酸镁锂和BP-188L属无机硅酸盐类，是阻燃型的增稠剂。

表3 涂料性能测试结果Table 3 The test results of coatings performance

由表2、3可知，以合成硅酸镁锂作为水性无机建筑涂料的增稠剂比较合适。其用量对涂料热贮存稳定性和施工性的影响见表4。

表4 合成硅酸镁锂用量对涂料热贮存稳定性和施工性的影响Table 4 Effects of the amount of synthetic lithium magnesium silicate on the thermal storage stability and construction performance of coatings

由表4可见，随着合成硅酸镁锂用量的增加，涂料的黏度增加。其用量过少时，增稠效果差，不易施工；其用量太大时，涂料黏度和触变性都增加，刷痕太重，流平性差。当合成硅酸镁锂的用量为0.8%时，涂料的施工性和热贮存稳定性最佳。

3 结语

（1） 以液态硅酸钾、无机纳米复合材料为主要成膜物质，以金红石型钛白粉、高岭土、滑石粉为颜填料制备了一种水性无机建筑涂料，该涂料具有环保无害、防火阻燃、抗菌防霉、透气性好、不起皮、不剥落等特点，可广泛应用于建筑内外墙的装饰装修。

（2） 比较了530碱增稠剂、合成硅酸镁锂、羟丙基甲基纤维素、288聚氨酯流变剂等水性增稠剂在水性无机建筑涂料中的增稠效果及其对涂料施工性、热贮存稳定性、耐水性、耐洗刷性等性能的影响。试验结果表明，合成硅酸镁锂在水性无机建筑涂料中具有较好的阻燃性、抗菌防霉性、热贮存稳定性和增稠效果。

（3） 当合成硅酸镁锂的用量在0.8%时，涂料具有较好的施工性和热贮存稳定性。