乳胶漆中金红石型钛白粉润湿分散体系的选择

姜佳丽，郑小洁，李佳璐，梁敏仪，练翠霞

（顺德职业技术学院 轻化与材料学院，广东 佛山 528333）

润湿与分散是制漆过程的中心环节，在颜料的研磨过程中润湿、解聚和稳定化是三个不可分离的过程。润湿主要目的是降低颜料与漆料的界面张力，是颜料粒子表面上的空气被水或其他分散介质取代的过程，若是颜料没有经过润湿这一步，降低其表面张力［1］，它们的分散会需要很长时间而且效果很可能会不好；解聚是颜料多聚体在外力作用下相互游离的过程；而稳定化是指颜料经分散后不再发生絮凝（返粗）［2］的过程。选用得当的润湿剂和分散剂组合能提高颜料的分散效果［3］并改善涂料的储存稳定性，防止颜料在储存期间沉降、结块，影响施工，此外，颜料的良好分散还能改善涂料的光泽和遮盖力［4-5］。然而，由于涂料品种和体系具有多样性［6］，润湿剂和分散剂的选择工作也变得繁重。因此探讨不同类型搭配的润湿剂和分散剂体系对金红石型钛白粉及对涂料性能的影响有一定应用价值。

1 实验部分

1.1 实验原料

原料：自来水、250HBR 纤维素、AMP-95、杀菌剂、水性钠盐分散剂WX-5045、水性非离子润湿剂WX-2037、聚醚改性有机硅类消泡剂C596、聚醚类消泡剂WX-103、防霉剂、金红石型钛白粉、丙二醇、成膜助剂Texanol、苯丙乳液、碱溶胀型增稠剂TT-935。

实验使用的润湿剂和分散剂的种类如表1 所示。

表1 润湿剂和分散剂种类表

1.2 仪器设备

实验使用的主要仪器设备如表2 所示。

表2 实验仪器

1.3 基础配方

采用相同基础配方做对比实验，基础配方如表3所示。

表3 基础配方表

1.4 生产工艺

对比实验采用相同的生产工艺，具体工艺流程如下：

1）按照配方加入纤维素和水，在220 r/min 的转速下搅拌30 min；

2）按照配方依次加入AMP-95、杀菌剂、分散剂、润湿剂、聚醚类消泡剂WX-103 和防霉剂，在600 r/min 的转速下搅拌5 min；

3）按配方缓慢加入金红石型钛白粉，搅拌35 min 后取少量浆料用激光粒径仪测细度；

4）按配方依次加入丙二醇、成膜助剂和苯丙乳液，在600 r/min 的转速下搅拌15 min；

5）按照配方加入聚醚类消泡剂WX-103，加入AMP-95 助剂调节pH 至8～9，用水以1∶1 的质量比例来稀释碱溶胀型增稠剂，调节黏度至80～90 KU。

6）把制得的乳胶漆倒入200 目过滤网中过滤，装满一个一次性杯子即可，然后用工字涂布器刮黑白卡，放置60 ℃的烘箱烘干，待黑白卡完全干燥后取出，剩下的乳胶漆用一次性手套和橡皮筋盖好，观察它的储存稳定性。

2 结果与分析

对四种润湿剂和四种分散剂搭配组合进行全面实验，探索在乳胶漆制造过程中不同组合的润湿、分散体系对金红石型钛白粉分散性能的影响以及对涂料性能的影响，主要指标包括实验中的细度（平均粒径）、光泽度、对比率和观察涂料的储存稳定性等。

2.1 对细度的影响

四种分散剂与四种润湿剂全面组合实验总共有16 种，用激光粒径仪测得的这些组合的粒径分布图如图1 所示。

其中，图1-1 中a、b、c、d 表示的是水性钠盐分散剂WX-5045 与四种润湿剂的搭配得到的粒径分布图，图1-2 中a、b、c、d 表示的是水性非离子分散剂快易与四种润湿剂的搭配得到的粒径分布图，图1-3 中a、b、c、d 表示的是水性阳离子分散剂LDC-40 与四种润湿剂的搭配得到的粒径分布图，图1-4 中a、b、c、d 表示的是水性铵盐分散剂WX-2038 与四种润湿剂的搭配得到的粒径分布图，这四种润湿剂分别依次是水性非离子润湿剂WX-2037、水性钠盐润湿剂W-1855、水性阳离子润湿剂WX-3000、水性铵盐润湿剂D-26。

由1 图可知，水性钠盐分散剂WX-5045 与四个不同型号不同种类的润湿剂搭配得到的细度大小：润湿剂W-1855＜润湿剂D-26＜润湿剂WX-3000＜润湿剂WX-2037，其中它与水性钠盐润湿剂W-1855 搭配得到的细度最小，从而说明这种搭配能使金红石型钛白粉分散最好；水性非离子分散剂快易与四种润湿剂搭配，它与水性铵盐润湿剂D-26 搭配得到的细度最小，对金红石型钛白粉分散效果最好；水性阳离子分散剂LDC-40 与四个不同型号不同种类的润湿剂搭配的细度大小：润湿剂D-26＜润湿剂WX-3000＜润湿剂W-1855＜润湿剂WX-2037，其中它与水性铵盐润湿剂D-26 搭配的细度最小，说明这搭配对金红石型钛白粉的分散性最好，此外，这搭配制得的涂膜基本无颗粒，仅有一点针眼；水性铵盐分散剂WX-2038 与四个不同型号不同种类的润湿剂搭配的细度大小：润湿剂W-1855＜润湿剂WX-2037＜润湿剂WX-3000＜润湿剂D-26，其中，它与水性钠盐润湿剂W-1855 的搭配得到的细度最小，说明对金红石型钛白粉的分散效果最好。

图1 16 种组合的激光粒径仪测试结果图

2.2 对干膜遮盖力的影响

用对比率来表示干膜遮盖力的好坏，对比率越大干膜遮盖力越好；反之，对比率越小干膜遮盖力越差。

表4 为不同组合的对比率结果，从表4 数据可知，水性铵盐型分散剂WX-2038 和水性非离子润湿剂wx-2037 搭配所得干膜的遮盖力最好，对比率为94.90%，但总体来说，不同组合得到的干膜遮盖力变化不大，集中在91.64%～94.90%之间。

表4 不同组合的对比率结果

2.3 对光泽度的影响

1）水性钠盐分散剂WX-5045 与四种润湿剂搭配的涂膜光泽度见图2。

图2 水性钠盐分散剂WX-5045 与四种润湿剂搭配的涂膜光泽度

由图2 可知，水性钠盐分散剂WX-5045 与四个不同型号不同种类的润湿剂搭配制得的涂膜的光泽度大小：润湿剂W-1855＞润湿剂WX-2037＞润湿剂D-26＞润湿剂WX-3000，其中它与水性钠盐润湿剂W-1855 这搭配得到的涂膜的光泽度最高。

2）水性钠盐分散剂快易与四种润湿剂搭配的涂膜光泽度见图3。

图3 水性钠盐分散剂快易与四种润湿剂搭配的涂膜光泽度

由图3 可知，水性非离子分散剂快易与四个不同型号的润湿剂搭配的光泽度大小：润湿剂D-26＜润湿剂W-1855＜润湿剂WX-2037＜润湿剂WX-3000，其中它与水性铵盐润湿剂D-26 搭配的光泽度最高。

3）水性钠盐分散剂LDC-40 与四种润湿剂搭配的涂膜光泽度见图4。

图4 水性钠盐分散剂LDC-40 与四种润湿剂搭配的涂膜光泽度

由图4 可知，水性阳离子分散剂LDC-40 与四个不同种类不同型号的润湿剂搭配制得的涂膜光泽度大小：润湿剂W-1855＞润湿剂WX-2037＞润湿剂D-26＞润湿剂WX-3000，其中它与水性钠盐润湿剂W-1855 搭配的涂膜光泽度最高，此外，这搭配制得的涂膜表面有少许颗粒和一点针眼。

4）水性钠盐分散剂WX-2038 与四种润湿剂搭配的涂膜光泽度见图5。

图5 水性钠盐分散剂WX-2038 与四种润湿剂搭配的涂膜光泽度

由图5 可知，水性铵盐分散剂WX-2038 与四个不同型号不同种类的润湿剂搭配制得的涂膜的光泽度大小：润湿剂WX-2037＞润湿剂D-26＞润湿剂WX-3000＞润湿剂W-1855，其中它与水性非离子润湿剂WX-2037 搭配制得的涂膜的光泽度最高。

2.4 结果分析

在相同的施工条件下，对于水性钠盐分散剂WX-5045 与四个不同型号不同种类的润湿剂进行搭配，与水性钠盐润湿剂W-1855 搭配对金红石型钛白粉的分散效果最好，由于颜料在基料中的分散越均匀，越有助于形成平整光滑的漆膜，所以这搭配制得的涂膜光泽度也最高，涂膜表面有一点颗粒和缩孔，它与水性铵盐润湿剂D-26 搭配制得的涂膜的对比率最高，说明这搭配的涂膜遮盖性最好，这搭配制得的涂膜基本无颗粒，有一点针眼。另外，据实验观察，水性钠盐分散剂WX-5045 与这四种润湿剂在一个月内的储存稳定性都很好。

水性非离子分散剂快易与四个不同型号不同种类的润湿剂搭配，与水性铵盐润湿剂D-26 这搭配得到的细度最小，对金红石型钛白粉分散效果最好，由于颜料在基料中的分散越均匀，越有助于形成平整光滑的漆膜，所以这搭配制得的涂膜光泽度也最高，涂膜基本无颗粒，仅有一点针眼；与水性阳离子润湿剂WX-3000 搭配制得的涂膜的对比率最高，说明这搭配制得的涂膜遮盖性最好，涂膜无针眼，仅有一点颗粒。据实验观察，这四种搭配的体系在一个月内的储存稳定性都很好。

水性阳离子分散剂LDC-40 与四个不同型号不同种类的润湿剂搭配中，它与水性铵盐润湿剂D-26 搭配得到的细度最小，对金红石型钛白粉分散效果最好（实验过程发现这搭配制备出来的乳胶漆有成团现象），制得的涂膜基本无颗粒，仅有一点针眼；它与水性钠盐润湿剂W-1855 的搭配能使涂膜的光泽度达到最高，制得的涂膜有少许颗粒和仅有一点针眼；它与水性非离子润湿剂WX-2037 搭配能使涂膜的对比率达到最高，涂膜的遮盖效果最好，涂膜基本无颗粒和仅有少许针眼。据实验观察，这四种搭配的体系在一个月内的储存稳定性都很好。

水性铵盐分散剂WX-2038 与四个不同型号不同种类的润湿剂的搭配，它与水性钠盐润湿剂W-1855的搭配能使金红石型钛白粉的分散效果最好，制得的涂膜有一点颗粒和针眼；它与水性非离子润湿剂WX-2037 搭配制得的涂膜的光泽度和对比率达到最高，制得的涂膜有一点颗粒和针眼（实验发现这搭配制得的乳胶漆会有轻微的成团现象）。此外，据实验观察，这四种搭配制得的乳胶漆体系在一个月内的储存稳定性都很好。

3 结论

通过研究在相同施工条件下，不同类型搭配的分散剂和润湿剂对金红石型钛白粉分散效果和涂膜的影响，可以发现，当分散剂和润湿剂合理使用时，确实能对金红石型钛白粉起到很好的分散作用，水性钠盐分散剂WX-5045 和水性钠盐润湿剂W-1855搭配的分散效果最好；颜料在基料中分散得越均匀，得到的平均粒径也就越小，越有助于形成平整光滑的漆膜，但不一定制得的涂膜光泽度就是最高的，细度的大小不是判断涂膜光泽度高低的唯一标准；不同搭配的分散剂和润湿剂组合对颜料的遮盖性能影响不大。