鈦白粉在外墻涂料中的應(yīng)用

佟 威，尹青春，尹連海，劉 濤

（1.沈陽(yáng)理工大學(xué)環(huán)境與化學(xué)工程學(xué)院，遼寧沈陽(yáng)110159；2.沈陽(yáng)船牌保溫材料有限責(zé)任公司技術(shù)部，遼寧沈陽(yáng)110000）

鈦白粉在外墻涂料中的應(yīng)用

佟 威1,2，尹青春2，尹連海2，劉 濤1,2

（1.沈陽(yáng)理工大學(xué)環(huán)境與化學(xué)工程學(xué)院，遼寧沈陽(yáng)110159；2.沈陽(yáng)船牌保溫材料有限責(zé)任公司技術(shù)部，遼寧沈陽(yáng)110000）

鈦白粉是一種重要的白色顏填料，其添加量、粒度及分散細(xì)度對(duì)涂層的性能影響較大，合理地使用鈦白粉既能提高涂料的品質(zhì)，又可增加企業(yè)的效益。結(jié)果表明，當(dāng)加工分散時(shí)間為80min，鈦白粉的添加量為20%時(shí)，外墻涂料的物化性能優(yōu)異，其遮蓋力為98g/m2，耐溶劑性良好，耐氣候老化性能優(yōu)良，耐污性較好，符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)且滿足客戶優(yōu)等品的需求，企業(yè)利益最大化。

外墻涂料；苯丙體系；鈦白粉；物化性能

引言

在節(jié)能環(huán)保政策提倡下，水性涂料是企業(yè)發(fā)展的未來(lái)方向。水性外墻涂料以水為溶劑，具備無(wú)毒無(wú)味、可燃性差、成本低、運(yùn)輸及施工方便等優(yōu)點(diǎn)[1]，采用硬單體苯乙烯丙烯酸酯乳液作為膠黏劑制備而成的乳液為苯丙乳液，從20世紀(jì)80年代的初期開(kāi)始使用，到現(xiàn)在已經(jīng)廣泛應(yīng)用于內(nèi)外墻乳膠漆，本文采用苯丙體系制備水性外墻涂料。顏填料是涂料中的重要組成部分，對(duì)涂層的遮蓋力[2]、耐溶劑性、耐候性及耐污性等影響較大，鈦白粉是外墻涂料中常見(jiàn)的白色顏填料，具有良好的光化學(xué)活性、無(wú)毒環(huán)保、黏附力強(qiáng)及化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，是公認(rèn)的最佳白色顏填料[3]，但鈦白粉的價(jià)格較高且呈現(xiàn)持續(xù)上漲的趨勢(shì)，導(dǎo)致生產(chǎn)成本提高，企業(yè)利潤(rùn)減小。因此，本文通過(guò)探究鈦白粉在顏填料中的比例，鈦白粉的分散工藝對(duì)外墻乳膠漆的性能影響，為企業(yè)的生產(chǎn)成本核算及鈦白粉的使用發(fā)展提供參考。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)原料及配方

表1 實(shí)驗(yàn)配方及原料Table 1The raw materials and the formula

實(shí)驗(yàn)采用苯丙（衡水新光）體系，主要填料為鈦白粉（襄陽(yáng)R-996）、高嶺土（1250目）、重鈣（1250目）等，助劑均為國(guó)產(chǎn)，以制備外墻建筑涂料。本實(shí)驗(yàn)主要研究R-996、質(zhì)量分?jǐn)?shù)（10%、15%、20%、25%），分散工藝對(duì)制得外墻涂料的性能影響，見(jiàn)表1。

1.2 實(shí)驗(yàn)工藝

向容器中加入一定量的去離子水，再依次加入H923、D408、D407，在500r/min的轉(zhuǎn)速下攪拌，將0.25%D409、B201、乙二醇加入到溶液中，繼續(xù)攪拌，并緩慢加入一定量的R-996，隨后將轉(zhuǎn)速調(diào)整至1800r/min，攪拌一定時(shí)間后，將其它填料加入，高速分散待細(xì)度小于50μm后，加入羥乙基纖維素，繼續(xù)攪拌，加入S305，充分?jǐn)嚢韬髮⑥D(zhuǎn)速降至700r/min，將苯丙乳液、0.1%D409加入其中，攪拌一定時(shí)間后加入TW-6，繼續(xù)攪拌后即為所需白色漿料，根據(jù)客戶需要再進(jìn)行后期調(diào)色、封裝、銷(xiāo)售。

清理板材表面油脂及灰塵，修補(bǔ)板材的平整度，填補(bǔ)膩?zhàn)邮蛊淦秸日`差小于3mm，滾刷派爾公司底漆一遍（厚度100μm），滾刷制備的外墻乳膠漆（厚度80μm）以待測(cè)試。

1.3 性能測(cè)試

按GB/T 9755-2014《合成樹(shù)脂乳液外墻涂料》測(cè)試涂料性能；貯存穩(wěn)定性試驗(yàn)方法按GB 6753.3-86；涂層老化的評(píng)級(jí)方法按GB 1766-2008；涂層遮蓋力測(cè)定法按GB 1726-79（89）；苯丙體系乳液按GB/T 20623-2006；建筑涂料水性助劑按GB/T 21089.1-2007。

2 結(jié)果與討論

2.1 涂料的物化性能

表2 涂料的性能對(duì)比Table 2The comparison of coating performance

由表2可知，鈦白粉的添加量增多使得涂層的遮蓋力明顯增強(qiáng)，耐污性及抗老化性能提升。當(dāng)鈦白粉的含量達(dá)到20%時(shí)，繼續(xù)添加鈦白粉對(duì)涂層的性能提升較小，而添加過(guò)多的鈦白粉導(dǎo)致涂層的粉化現(xiàn)象增強(qiáng)，這是由于鈦白粉溶解度較低，過(guò)多的鈦白粉易于沉降和分層，使涂層結(jié)合力及性能下降，且生產(chǎn)成本增加。故此，企業(yè)在生產(chǎn)相對(duì)高端的外墻涂料時(shí)采用添加20%左右的鈦白粉，封裝后的貯存穩(wěn)定性及施工性能良好，遮蓋力強(qiáng)，耐氣候老化性能良好，耐污性較好，且在價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)中具備優(yōu)勢(shì)。

2.2 分散工藝對(duì)涂層的性能影響

鈦白粉的粒度是一個(gè)綜合性指標(biāo)，對(duì)產(chǎn)品的涂層性能及涂料的物化性能具有一定的影響，這些影響也與生產(chǎn)涂料中的分散性及加工工藝有關(guān)[4]。高轉(zhuǎn)速有利于提高分散性、降低細(xì)度，在短時(shí)間分散時(shí)，顏填料的加入順序?qū)ν苛系姆稚⑿约凹?xì)度也有一定影響，如加入不當(dāng)會(huì)導(dǎo)致結(jié)塊難以打散，如一味的追求高轉(zhuǎn)速，則提高加工難度、導(dǎo)致乳液破乳等。通過(guò)二氧化鈦在自然界中的結(jié)晶狀態(tài)把鈦白粉分為三類(lèi)：金紅石型、銳鈦型、板鈦型，而同種類(lèi)型不同廠家的鈦白粉出廠后也存在一些差異。本文確定采用襄陽(yáng)R-996鈦白粉，其原始細(xì)度范圍在60μm左右，確定加工生產(chǎn)方案，在實(shí)際過(guò)程中，通過(guò)控制加入顏填料后的攪拌時(shí)間及分散性能來(lái)控制涂料的細(xì)度，從而保證涂層性能及客戶需求。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，加工時(shí)間在80min時(shí)左右最佳，按上述實(shí)驗(yàn)過(guò)程加料，最高轉(zhuǎn)速達(dá)1800r/min，最低轉(zhuǎn)速為700r/min，生產(chǎn)的涂料性能優(yōu)良，有利于企業(yè)規(guī)?；a(chǎn)。

2.3 機(jī)理分析

鈦白粉的折射率（2.76～2.55）相比其他顏料較高，白度及光亮度較好，具備一定的耐候性及耐酸堿性[5,6]；其主要成分為T(mén)iO2，TiO2具有較好的紫外掩蔽作用，能有效地抑制乳膠漆中大分子鏈的斷裂及活潑游離基的分解，改進(jìn)涂層的老化性能[7]；R-996鈦白粉晶格形式錯(cuò)綜復(fù)雜，在陽(yáng)光的照射下，價(jià)帶電子激發(fā)到導(dǎo)帶而產(chǎn)生空穴[8,9]，空穴俘獲電子過(guò)程中極有可能吸附水分子，表面含有親水基團(tuán)，這層水膜在一定程度上阻隔涂層與空間接觸，親水基團(tuán)也會(huì)吸附一定的有機(jī)物，而當(dāng)光照結(jié)束時(shí)，空穴位置被氧化發(fā)生氧取代反應(yīng)，從而除去一定的污漬，耐污性能得到提升[10]；當(dāng)空穴位置被氧取代后，涂層之間形成氧橋連接，涂層的附著力增強(qiáng)且涂膜致密，有利于提高耐洗刷性能。

3 結(jié)論

鈦白粉的添加量、分散工藝對(duì)涂層的性能影響較大，當(dāng)鈦白粉的添加量為20%加工分散時(shí)間為80min，最高轉(zhuǎn)速達(dá)1800r/min時(shí)，生產(chǎn)制得的外墻涂料貯存穩(wěn)定性及施工性能良好，表干時(shí)間短且附著力強(qiáng)，遮蓋力達(dá)為98g/m2，耐溶劑性良好，耐污性為8.7%，抗老化性為780h，粉化級(jí)別符合標(biāo)準(zhǔn)，耐洗刷性達(dá)5000次以上，耐溫變性合格，性能較好，能滿足客戶需求及提高企業(yè)效益。

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Study on the Application of Titanium Dioxide in Exterior Wall Coating

TONG Wei1,2,YIN Qing-chun2,YIN Lian-hai2and LIU Tao1,2
（1.College of Environmental and Chemical Engineering,Shenyang Ligong University,Shenyang 110159,China;2.Department of Technology, Shenyang Chuanpai Thermal Insulation Material Enterprise,Shenyang 110000,China）

The titanium dioxide is a significant kind of white pigments and filler,its addition amount,particle size and dispersion has a great effect on the coating performance.Reasonable use of titanium dioxide can improve the performance of exterior wall coating,as well as expand the benefits of enterprise.The results show that the exterior wall coating will have excellent physical and chemical properties when the processing dispersion time is 80min,and the addition amount of titanium dioxide is 20%.The hiding capability of exterior wall coating is 98g/m2.The solvent, weather and contamination resistance is excellent,which conforms to the national standards and meets the requirement of customers.And the enterprise will achieve the profit maximization.

Exterior wall coating;styrene-acrylic system;titanium dioxide;physical and chemical properties

TQ635.51

B

1001-0017（2016）04-0306-03

2016-04-16

佟威（1990-），男，遼寧沈陽(yáng)人，碩士，研究方向：功能材料的研制與開(kāi)發(fā)。