绘画用的多彩水性涂料制备及应用

武书成

摘 要：随着经济的快速发展，人们的日常生活逐渐从单一化向多样化转变，并开展了歌唱、舞蹈、绘画等老少皆宜的娱乐活动，因此制备出一款稳定性强的涂料是涂料行业发展的必然趋势。本文利用凝胶、色漆以及保护胶制备出多彩水性涂料凝胶色粒，并从保护胶溶液浓度、纤维素、纯丙乳液以及保护胶用量等方面探究了凝胶色粒的成粒效果和性能稳定性。

关键词：多彩水性涂料;凝胶色粒;保护胶

中图分类号：TQ630 文献标识码：A 文章编号：1001-5922（2021）08-0094-03

Preparation and Application of Colorful Waterborne Paint for Painting

Wu Shucheng

（Academy of Fine Arts， Xianyang Normal University， Xianyang 712000， China）

Abstract：With the rapid development of economy， peoples daily life has gradually changed from simplification to diversification， and entertainment activities suitable for all ages， such as singing， dancing and painting， have been carried out. Therefore， the preparation of a stable coating is the inevitable trend of the development of the coating industry. In this paper， gel color granules of multicolor waterborne coatings were prepared by gel， paint and protective adhesive. The granulation effect and performance stability of gel particles were explored from the concentration of protective gel solution， cellulose， pure acrylic emulsion and the amount of protective glue.

Key words：multicolor waterborne coatings; gel particles; protective adhesives

由于人們日益丰富的日常生活和日渐增长的审美需求，出现了多彩水性涂料，该涂料具有种类繁多、性能稳定、使用便利以及色彩鲜艳等特点，十分适合老年人和儿童进行绘画活动。因我国市场中大部分多彩水性多彩涂料生产工艺复杂、生产成本高且存在严重的环境污染问题，其使用受到一定限制。故此，人们开始寻找生产成本低且生产过程不会对环境产生污染的涂料。针对这些问题，本文利用保护胶、凝胶以及色漆制备了水性多彩涂料凝胶色粒，并研究了制作工艺和原料对其性能的影响，并对其性能进行表征。

1 材料与方法

1.1 试剂与仪器

1.1.1 试剂

纯丙乳液（增城升华化工有限公司，工业级）、防腐剂（阿克苏诺贝尔特种化学有限公司，工业级）、纤维素（泰安瑞泰纤维素有限公司，工业级）、AMP-95（阿克苏诺贝尔特种化学有限公司，工业级）、钛白粉（佛山市千佑化工有限公司，化学级）、保护胶（泗洪县汇智精细化工有限公司，化学级）、成膜助剂（重庆凯茵化工有限公司，化学级）、煅烧高岭土（唐山麦迪逊高岭土有限公司，工业级）、消泡剂（阿克苏诺贝尔特种化学有限公司，工业级）、分散剂（东莞市长河化工有限公司，分析纯）、增稠剂（河北彦川建筑材料有限公司，工业级）、有机稳定剂（河南优创化工产品有限公司，工业级）。

1.1.2 仪器

NDJ-1型旋转粘度计（上海昌吉地质仪器有限公司）、涂料喷枪（杭州城宇工贸有限公司）、CHI760E型电化学工作站（上海辰华仪器有限公司）、欧洲之星60型顶置数显型电动搅拌器（广州仪科实验室技术有限公司）、DMIRM型金相显微镜（德国徕卡LEICA公司）、空气压缩机（沈阳沈空压缩机厂）、TU-1810紫外可见分光光度计（北京普析通用仪器有限责任公司）、DZF-6050型真空干燥箱（上海一恒科学仪器有限公司）。

1.2 多彩水性涂料凝胶色粒的制备

多彩水性涂料凝胶色粒的制备步骤为：

（1）将水、AMP-95、纤维素加入量杯充分搅拌，搅拌时间为1h，在搅拌好的溶液中依次加入防腐剂、分散剂、消泡剂、钛白粉、高岭土继续搅拌均匀;再往溶液中添加纯丙乳液、7%（质量分数为7%）的保护胶溶液和消泡剂均匀搅拌，并依据需求调制颜色后备用。

（2）将保护胶与水进行融合，制备出一定浓度的保护胶溶液，而后以一定的比例将其与稳定剂进行混合，均匀搅拌，使其充分融合后，得到凝胶溶液。

（3）将不同色彩的色漆以一定比例缓慢地添加至凝胶溶液中搅拌，获得凝胶色粒。

（4）将清漆添加至凝胶色粒中，进行低速搅拌后可获得多彩水性涂料。

1.3 表征测试

1.3.1 渗色性能

在色漆与凝胶溶液均匀搅拌的过程中，不稳定的凝胶色粒会产生渗色情况，主要体现在凝胶溶液变为白色乳状液体或凝胶溶液与色粒颜色一致，而后利用紫外可见光分光光度计对可见光区中凝胶溶液的透射率进行测试，以此来代表色粒的渗色程度。透射率高，渗色程度低，凝胶色粒的稳定性越强;反之，透射率低，渗色程度高，那么凝胶色粒的稳定性越低。

1.3.2 色粒成粒效果

通过肉眼观察的方式对凝胶色粒的形状、大小、厚度以及表面状态进行评价，并利用相机在相同条件下拍摄凝胶色粒形态图片。

1.3.3 测试涂料粘度

用型旋转粘度计对存放时间和原料用量不同情况下保护胶溶液、色漆、涂料体系的粘度进行测试。由于涂料的剪切变稀性，因此，转子和转速的差异都会对粘度测试产生影响，为了保证测试结果的准确性，在测试过程中转子为同一转子，转子转速相同，将最终结果进行比较。

2 结果与讨论

2.1 乳液用量对凝胶色粒渗色性能产生的影响

本文色漆以纯丙乳液为主要原料，与凝胶溶液融合后得到凝胶色粒，因色粒稳定性差，涂料体系中凝胶溶液会染上色粒的颜色，也会使保护胶溶液呈现乳白色。因此，凝胶色粒的渗色性能会随着色漆中纯丙乳液用量的多少而产生变化。本文对色漆中纯丙溶液用量为20%、25%、30%、35%、40%时，凝胶色粒的渗色性能进行测试，测试结果如图1所示。

从图1中不难看出，乳液用量除30%外，波长400～800mm范围内，透过率相对较低，色粒稳定性差，极易产生渗色现象;但当乳液用量控制在30%时，凝胶色粒透过率则相对偏高，色粒稳定性也相对较好，不容易出现渗色现象。纯丙乳液用量相对较多时，涂料表面能够形成偏厚的包覆膜，能够充分的包裹颜料，所制得色粒较大;当纯丙乳液用量偏少时，涂料表面形成的包覆膜偏薄，且色粒偏小，因此極易产生渗色现象。基于经济成本问题，选用纯丙溶液含量为30%的色漆来制备凝胶色粒为最佳。

2.2 纤维素用量对凝胶色粒成粒的影响

凝胶色粒的成粒状态、稳定性以及渗色性能的影响都会受到纤维素用量的影响。纤维素用量偏少时，凝胶色粒成粒小，且涂层色彩较模糊，因此装饰效果较差;当纤维素用量偏多时，凝胶色粒成粒过大，导致施工困难。因此，在乳液用量、炭黑以及保护胶溶液含量一定的情况下，对纤维素用量在0.35%、0.51%、0.67%、0.75%、0.78%、0.84%、0.90%时凝胶色粒的成粒效果及稳定性进行测试。表1为纤维素用量对凝胶色粒成粒效果和稳定性的影响，图2为纤维素用量不同情况下凝胶色粒的成粒效果照片。

从表1和图2中不难看出，纤维素用量在0.65%时，极难形成凝胶色粒;且随着纤维素用量的增加，成粒难度逐步减小，但色粒普遍偏小且较薄，这种色粒在经过挤压后会发生紧缩现象，表面随之产生褶皱;当纤维素用量控制在0.75%～0.78%时，色粒从较薄的片状转变为较厚的椭圆状，表面较为光滑;纤维素用量在0.84%～0.90%之间，色漆的粘度和内聚力都相对偏大，导致搅拌时出现分散不均匀的现象，因此色粒成粒过大，施工性差。综合考虑下，纤维素用量控制在0.75%～0.78%之间为最佳。

2.3 保护胶溶液用量对色漆粘度的影响

用不同质量分数的保护胶溶液进行测试，得到图3的结果。

为当色漆中含有2.8%和5.0%的7%保护胶溶液时，色漆粘度随着时间增加的变化情况。从图中不难看出，0.5%胶溶液制备的色漆粘度明显高于2.8%胶溶液制备的色漆;30d内，2.8%色漆粘度为5Pa·s左右，5.0%色漆粘度为6Pa·s左右。保护胶溶液用量不同的两种色漆在20d之内皆体现出先下降后提升，而后再下降的特征，20d后，随着时间的推移，两种色漆的粘度逐渐稳定。综上所述，需要掌握色漆的使用时限，以保证多彩水性涂料性能的稳定性。

2.4 不同浓度保护胶在不同时间下的凝胶色粒粘度

从表2看出，保护胶浓度为4%～7%时，能顺利完成色粒的制备，当多彩涂料中添加7%保护胶溶液时，即使存放20d，其流动性依旧优秀。但当保护胶浓度为10%时，随着时间的变化，多彩水性涂料的粘度逐渐增强，流动性变差，且不利于施工。综上所述，保护胶溶液浓度为7%时所制备的涂料稳定性最佳。

3 结论

通过利用色漆、凝胶等材料完成了多彩水性涂料凝胶色粒的制备，并研究了纯丙乳液、纤维素以及保护胶溶液的用量对涂料渗色性能、成粒效果以及色漆和涂料粘度产生的影响，得出以下结论：

（1）纯丙乳料会对凝胶色粒的渗色性能产生直接影响，其用量过小会致使色粒稳定性差，产生渗色现象，用量过大会导致色粒体积过大，造成施工困难。因此将纯丙乳液用量控制在30%能够保证凝胶色粒性能稳定性。

（2）纤维素含量对凝胶色粒的成粒效果有一定影响，含量较少会导致难以成粒的状况，含量过多会导致色粒体积大，稳定性能受到影响。故此，纤维素用量应控制在0.75%～0.78%之内。

（3）保护胶溶液用量和色漆存放时间会导致色漆粘度产生变化，当色漆中保护胶溶液含量不同时，其保质期随之产生差异。

（4）保护胶溶液浓度的不同会对涂料的粘度产生影响，且不同浓度保护胶溶液的存放时间也存在差异。

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