水性无机建筑涂料热贮存稳定性的影响因素探讨

2020-05-18唐植贤台州博星装饰工程有限公司浙江温岭317500

上海涂料 2020年2期

杨川，唐植贤（台州博星装饰工程有限公司，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，被广泛应用于建筑、绘画等日常生活领域。在建筑工程中常用的水性无机建筑涂料是以碱金属改性硅酸盐水溶液和胶体二氧化硅水分散液为主要成膜物质，再加入颜料、填料、助剂等制备而成的，其涂膜环保无毒、防火阻燃、不起皮不脱落，具有超强的耐候性及保色性能。由于无机涂料的环保实用价值，欧美国家目前90%以上的建筑涂料都是水性无机涂料，而国内市场上无机涂料的占有量则＜5%，对水性无机建筑涂料的重视程度远远不够，国内专业生产水性无机建筑涂料的厂家数量较少，产能也较低。而进口无机涂料价格高，技术服务也不完善，国内市场难以接受，因此，发展水性无机建筑涂料需要做的工作还很多，在国内政策支持和消费者的环保、安全等意识增强的推动下，对环保节能的水性无机建筑涂料的市场需求会越来越大，开发性价比高、市场能够认可的水性无机建筑涂料前景广阔。

目前市面上许多国产的水性无机建筑涂料，质量参次不齐，经常会存在热贮存时间短、易返稠、浮色、施工性差的弊病，这与水性无机建筑涂料技术配方中所用无机粘结剂、分散剂、增稠剂、有机改性高聚物树脂等的种类及使用方法有关，本研究就上述因素对水性无机建筑涂料热贮存稳定性的影响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

胶体二氧化硅溶液（TUS30、LS-30、SK-27、无机纳米复合材料、HS-40），市购；苯丙乳液（727B、998A、9819、505、207E），市购；改性硅酸钾（TXS、330、ZT8701、KS33、AR-K100、AR-K99），市购；SN-5040 分散剂、PE100 润湿剂，海川化学；SN321C消泡剂，诺普克化工；R902+钛白粉，杜邦化学；聚氨酯流变剂278，海明斯化工；S60/100 分散剂，中基行化工；AMP-95 多功能助剂，陶氏化学；煅烧高岭土，山西琚丰；重质碳酸钙、轻钙，江西广源化工；乙二醇，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，海明斯化工；纤维素，亚什兰；滑石粉，辽宁海城化工；黄原胶，市购；530 增稠剂，上海网格化工；BP188L，华特化工。

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；耐洗刷测定仪，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。

表1 水性无机建筑涂料的配方Table 1 Formula of water-based inorganic architectural coatings

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，高速分散至细度达50 μm以下，然后依次投入原料10～14，加入原料15～16，高速搅拌均匀，至其表面光滑无颗料，调节黏度。

1.4 样板的制备与性能测试

1.4.1 样板的制备

制板时将上述涂料彻底搅拌均匀，按照GB/T 1727—1992《漆膜一般制备法》制备涂膜，常温静置养护7 d。

1.4.2 性能测试

参照JG/T 26—2002《外墙无机建筑涂料》性能要求进行涂料的性能检测。

容器中的状态：涂料经搅拌后应无结块、呈均匀状态。

施工性：用刷子在底板表面刷涂试样，涂布量为湿膜厚约120 μm，使试板的长边呈水平方向，短边与水平面呈85°角竖直放置，6 h 后，再用同样的方法涂刷第2 道试样，在第2 道涂刷时，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）中，至约110 mm 高度处，密封后放入（50±2）℃的恒温箱内，保持30 d 后取出，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、霉变现象为合格。

耐水性：按GB/T 1733—1993《漆膜耐水性测定法》甲法规定进行测定。

耐碱性：按GB/T 9265—2009《建筑涂料涂层耐碱性的测定》中的规定进行测定。

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

2 结果与讨论

2.1 不同厂家的乳液对涂料热贮存稳定性的影响

不同厂家的乳液对涂料热贮存稳定性的影响见表2。从表2 中可以看出，用表中6 款苯丙乳液所制备的水性无机建筑涂料的初始黏度都在75～85 KU之间，相差不大，但在经过50 ℃热贮存30 d 后，涂料黏度出现了较大差异，其中998A 与615D 后增稠严重，出现结块的现象；207E 后增稠较轻，黏度变化较小，比较适合作为水性无机建筑涂料的改性有机树脂。

表2 不同厂家的乳液对涂料热贮存稳定性的影响Table 2 Effects of emulsions from different manufacturers on thermal storage stability of coatings

2.2 增稠剂种类对涂料热贮存稳定性的影响

增稠剂种类对涂料热贮存稳定性的影响见表3。从表3 中可以看出，羧甲基纤维素钠、BP-188L、合成硅酸镁锂、530 碱增稠剂、甲基羟丙基纤维素的增稠效率较高，288 聚氨酯流变剂的增稠效果最差；但530 碱增稠剂、黄原胶后增稠现象严重，热贮存后失去流动性而产生结块现象。BP-188L、合成硅酸镁锂、羟乙基纤维素后增稠较轻，比较适合用作水性无机建筑涂料的增稠防沉剂，在本试验中选择合成硅酸镁锂作为增稠防沉剂，测试涂料的其他性能。

表3 增稠剂种类对涂料热贮存稳定性的影响Table 3 Effect of thickener types on thermal storage stability of coatings

2.3 胶体二氧化硅种类对涂料热贮存稳定性的影响

胶体二氧化硅种类对水性无机建筑涂料热贮存稳定性的影响见表4。从表4 中可以看出，表中6 款胶体二氧化硅制得的水性无机建筑涂料的初始黏度均在80 KU 左右，相差并不大，但经过热贮存试验后，体系黏度差异明显，其中TUS-30、LS-30、HS-40 后增稠现象严重，体系失去流动性而结块；澳润的无机纳米复合材料后增稠较轻，热贮存后黏度差异只有13 KU，比较适合用作水性无机建筑涂料的黏结剂。

表4 胶体二氧化硅种类对涂料热贮存稳定性的影响Table 4 Effect of colloidal silica types on thermal storage stability of coatings

2.4 不同种类改性硅酸钾溶液对涂料热贮存稳定性的影响

不同种类改性硅酸钾溶液对水性无机建筑涂料热贮存稳定性的影响见表5。

表5 不同种类改性硅酸钾溶液对涂料热贮存稳定性的影响Table 5 Effects of different types of modified potassium silicate solutions on the thermal storage stability of coatings

从表5 中可以看出：体系的初始黏度都相差不大，但是经过热贮存试验后，ZT-8701、TXS 后增稠严重，体系失去流动性；AR-K100 改性硅酸钾溶液效果较好，热贮存后黏度差异11 KU，比较适合作为水性无机建筑涂料的黏结剂。

2.5 性能指标

以合成硅酸镁锂为增稠防沉剂、无机复合纳米材料和AR-K100 为无机黏结剂、207E 为改性有机树脂，按表1 配方制备水性无机建筑涂料，性能检测结果见表6。从表6 中可以看出，制备的水性无机建筑涂料性能完全达到了建筑工业标准JG/T26—2002《外墙无机建筑涂料》的要求，其中耐洗刷性为5000 次以上，远高于标准要求，可广泛应用于建筑内外墙的涂饰。