分散介质中的增稠剂对水包砂多彩涂料储存稳定性的影响*

练翠霞，万晓艳，王 馨，姜佳丽

(顺德职业技术学院轻化与材料学院，广东 佛山 528333)

由于人们对室内外建筑装饰要求的提高，具有优异装饰效果的仿石涂料获得市场青睐[1-4]。多彩涂料是水性仿石涂料的其中一种，广泛应用于建筑内外墙面装饰，涂料仿真效果和色彩稳定性优异，且设计性强和施工操作简单，在艺术涂料的市场占据重要地位[5-7]。多彩涂料是由三个主要部分组成，即分散相、分散介质和连续相，以调色的乳胶漆作为分散相，以具有凝胶化功能的保护胶作为分散介质，以清漆作为连续相，不同色彩的分散相以颗粒状分散于含成膜乳液的分散介质中制得。根据两相的性质，多彩涂料可分为油包油、水包油、油包水和水包水等四种类型，其中，水包水多彩涂料由于VOC释放更加符合国家环保理念而被在建筑涂料领域得到更广泛的应用[8]。

常规的水包水多彩涂料需要平涂乳胶漆、质感涂料、真石漆等作为配套底层，施工工艺较复杂，应用成本较高[9]。水包砂多彩涂料在水包水多彩涂料的基础上发展起来，可一次成型得到具有立体装饰效果的涂层，然而由于配方种加入含砂成分，导致储存稳定性欠佳的问题[10-11]。本文采用不同种类的增稠剂制备了水包砂多彩涂料，研究了增稠剂对水包砂多彩涂料粘度和储存稳定性的影响。

1 实 验

1.1 材 料

乳液：硅丙乳液；颜填料：钛白粉，高岭土，水性黑色色浆；增稠剂：羟乙基纤维素HS35000，纤维素DC-118，黄原胶；其他助剂：纤维素，丙烯酸增稠剂，润湿剂，分散剂，消泡剂，AMP-95，丙二醇，成膜助剂，杀菌剂；保护胶粉：锂皂石，Laponite S482。

1.2 仪 器

GFJ-0.4A 实验高速分散机；STM-V斯托默粘度计；XP-G电子天平；101AS-4电热鼓风恒温干燥箱；LRH150恒温恒湿箱。

1.3 涂料制备工艺

本实验分别以HS3500、DC118和黄原胶增稠剂制备了不同的分散介质，以此制备了三种多彩涂料样品，分别命名为MS-HS、MS-DC118、MS-Xanthan，这三种涂料样品除了分散介质中增稠剂品种不同，配方原料、用量和制备工艺一致，具体制备工艺如下：

1.3.1 分散介质的制备

多彩涂料的分散介质根据表1配方进行制备。

表1 分散介质配方

在低速分散的条件下，将定量的锂皂石缓慢加入水中，搅拌均匀后加入相应增稠剂(HS3500、DC118或黄原胶)，高速分散45 min直至无颗粒透明澄清，最后加入杀菌剂高速分散5 min。

1.3.2 分散相的制备

多彩涂料分散相所使用的基础漆配方如表2所示。

表2 基础漆配方

低速下缓慢将纤维素加入水中缓后，高速分散30 min，转至低转速并加入润湿剂、分散剂等助剂分散5 min；依次加入高岭土和钛白粉高速分散30 min；加入乳液继续高速分散20 min；加入杀菌剂、消泡剂、pH调节剂、成膜助剂和10%的锂皂石保护胶水溶液，高速分散20 min，得到基础漆。最后以基础漆∶石英砂=100∶67的质量比加入90#石英砂高速搅拌至均匀。

1.3.3 连续相的制备

多彩涂料的连续相根据表3中的配方进行制备。

表3 连续相配方

将定量的杀菌剂、丙二醇防冻剂、成膜助剂在低速分散条件下加入水中搅拌5 min，然后加入定量的乳液、消泡剂、pH调节剂继续分散5 min，最后加入50%的丙烯酸增稠剂水溶液继续搅拌10 min。

1.3.4 成品涂料的制备

分散相分3等份，加入水性色浆调好颜色。在200 RPM转速下，按分散相∶分散介质=1∶1的质量比，将各色分散相以细流方式加入分散介质中造粒，并分散2 min。完成后，连续相∶分散介质=1∶1，缓慢加入连续相，用调漆刀缓慢搅拌2 min，加入定量的增稠剂分散均匀，得到最后成品。

1.4 性能测试方法

本文主要研究HS3500、DC118和黄原胶等三种增稠剂对涂料体系粘度和储存稳定性的影响，具体测试方法如下：

(1)粘度：使用斯托默粘度计测试KU粘度。

(2)储存稳定性：将制备好的涂料分别在25 ℃和50 ℃中储存3～7 d，使用斯托默粘度计测得KU粘度，与初始粘度进行比较。

2 结果与讨论

2.1 分散介质中不同的增稠剂对多彩涂料初始粘度的影响

本实验在分散介质中分别添加了等量的HS3500、DC118和黄原胶，得到了MS-HS、MS-DC118、MS-Xanthan三种多彩涂料样品并使用斯托默粘度计测得初始粘度，如图1所示。MS-HS和MS-DC118水包砂多彩涂料具有相近的初始粘度，与MS-HS和MS-DC118涂料相比，MS-Xanthan水包砂多彩涂料的初始粘度明显高于两者，说明在相等的添加量下，黄原胶对多彩涂料的增稠效果明显优于HS3500、DC118增稠剂。

图1 MS-HS、MS-DC118、MS- Xanthan的初始粘度

2.2 增稠剂种类对涂料储存稳定性的影响比较

图2 不同储存温度下MS-HS多彩涂料粘度随储存时间的变化

图2为不同储存温度下MS-HS多彩涂料样品的粘度随储存时间的变化。在相同储存时间下，随着储存温度的提高，样品体系的粘度有所下降；在相同储存温度下，储存实验的前3 d，MS-HS多彩涂料样品的粘度随储存时间延长而明显增长，说明MS-HS多彩涂料出现后增稠的不稳定现象，在第3 d后，样品粘度趋于平衡。

图3 不同储存温度下MS-DC118多彩涂料粘度随储存时间的变化

如图3所示，MS-DC118多彩涂料也出现了与MS-HS多彩涂料相似的后增稠行为。样品体系的粘度随着储存时间的延长保持着持续的增长趋势，在储存实验的前3天未到达平衡，储存7天后的体系粘度仍明显高于前3天，说明DC118增稠剂使得多彩涂料的后增稠持续时间较长。此外，在储存实验的前3天，随着储存温度的提高，体系粘度变化不明显，但是储存第7天样品体系粘度随着温度提高而明显下降。

图4 不同储存温度下MS- Xanthan多彩涂料粘度随储存时间的变化

图4为MS- Xanthan多彩涂料在不同储存温度和时间的样品粘度，由图4可知，样品粘度随着储存时间的延长也有所增长，当储存温度由25 ℃降至5 ℃时，体系粘度随之下降，而当储存温度由25 ℃升至50 ℃时，粘度变化不明显，说明储存温度高于25 ℃时对MS- Xanthan多彩涂料储存稳定性的影响不大。

如图5所示，本文将MS-HS、MS-DC118、MS- Xanthan三种多彩涂料样品随储存温度和储存时间变化的粘度增幅进行比较，将多彩涂料储存过程测得的粘度ηt减去初始粘度ηo得到粘度增幅Δη，图5A、图5B和图5C分别是多彩涂料在5 ℃、25 ℃和50 ℃储存温度下的增长粘度比较，在5 ℃的储存温度下，三种多彩涂料中MS-Xanthan多彩涂料的粘度增幅最小，说明其储存稳定性较好；而MS-DC118多彩涂料的粘度增幅随储存时间延长而明显变大。当储存温度提高时，MS-HS的粘度增幅不大，MS- Xanthan多彩涂料粘度增幅有所提高，而MS-DC118多彩涂料的粘度增幅在三者中始终保持领先，说明使用了DC-118作为增稠剂的MS-DC118多彩涂料的储存稳定性相对较差。

图5 在5 ℃(A)、25 ℃(B)和50 ℃(C)储存温度下多彩涂料随储存时间的粘度增幅

3 结 论

本实验通过改变水包砂多彩涂料分散介质中的增稠剂种类，制备了水包砂多彩涂料，探究了分散介质中增稠剂的不同对多彩涂料粘度和储存稳定性的影响。结果表明，在相同的添加量下，三种增稠剂中黄原胶对多彩涂料的增稠效果最好，对多彩涂料成品初始粘度的提升幅度较大；在不同的储存温度下，三种多彩涂料均出现了后增稠现象，MS-HS多彩涂料的粘度增长能在较短时间内达到平衡，通过三种涂料的增长粘度比较显示，MS-DC118的粘度增长幅度最大，后增稠行为最明显，表明其储存稳定性较差，MS-HS和MS-Xanthan的储存稳定性相对较好。