溫度對(duì)多彩涂料粒子大小及仿石效果的影響

錢曉陽 ，徐亦冰 ，殷曉明 ，田軍縣 ，馬才永

（1.浙江科達(dá)新型建材有限公司，浙江 嵊州 312400；2.常熟市云碩氟硅材料有限公司，江蘇 常熟 215500）

0 前言

水包水多彩涂料是一種仿大理石、花崗巖的建筑涂料，多彩涂料的粒子大小直接影響到墻面的裝飾效果。目前，多彩涂料使用最為廣泛的是纖維素醚-硅酸鈉鹽體系，采用的造粒方法大多為分散機(jī)分散造粒。在實(shí)際生產(chǎn)過程中，夏季能做好、做穩(wěn)定的多彩涂料，秋冬季往往做不好，做不穩(wěn)定。秋冬季做的粒子易偏細(xì)，易偏糊，總體仿石效果較差。分散造粒時(shí)即使減小造粒時(shí)分散機(jī)的轉(zhuǎn)速，增大粒子的粒徑，噴涂后整體的粒子粒徑仍不能達(dá)到相應(yīng)的大小，仿石效果也達(dá)不到要求。有效地控制多彩涂料的粒子大小、提高多彩涂料的穩(wěn)定性是生產(chǎn)多彩涂料的難點(diǎn)，也是關(guān)鍵點(diǎn)，只有有效地控制好粒子大小，并使粒子保持一定的穩(wěn)定性，才能把仿石仿得惟妙惟肖。為此，人們對(duì)造粒工藝和影響多彩涂料粒子大小的因素做了大量的研究[1]。有的曾簡(jiǎn)單地提到過冬季環(huán)境進(jìn)行多彩涂料的制作和儲(chǔ)存，粒子易碎[2]。有的在造粒方式上作了改進(jìn)，有的在原材料用保護(hù)膠用量上作了一定的改進(jìn)研究等[3-4]。

我們?cè)谏a(chǎn)過程中發(fā)現(xiàn)，氣溫對(duì)多彩涂料粒子大小和仿石效果的影響非常大。分散造粒時(shí)，溫度是影響粒子大小的關(guān)鍵。如何避免、克服溫度對(duì)多彩涂料的影響值得進(jìn)一步研究探討。

1 試 驗(yàn)

1.1 主要原料

纖維素醚481：阿克蘇諾貝爾化學(xué)品（寧波）有限公司；自交聯(lián)硅丙造粒乳液Y-715、自交聯(lián)硅丙包覆乳液Y-725、保護(hù)膠Y-560、多彩涂料專用潤(rùn)濕劑：常熟市云碩氟硅材料有限公司；煅燒高嶺土：山西興旺高嶺土有限公司；各類水性助劑及色漿：市售；砂漿型聚氨酯一體化板[5]的基板（用涂層機(jī)把砂漿涂抹在聚氨酯板上形成的基板）：自制；水性封閉底漆：自制；丙苯外墻中涂：自制。

1.2 主要儀器設(shè)備

JSF-400攪拌砂磨分散多用機(jī)：上海普申化工機(jī)械有限公司；電子天平：上海衡平儀器儀表廠；斯托默粘度計(jì)BGD186：廣州標(biāo)格達(dá)；溫度計(jì)：市售；多彩涂料專用噴槍W(xué)-77：市售。

1.3 多彩涂料的制備

1.3.1 保護(hù)膠體的制備

環(huán)境溫度下（10℃）將保護(hù)膠分別配成6.5%、5.0%、4.0%、3.5%的保護(hù)膠體，高速分散30 min以上，至完全分散為止，備用。并根據(jù)需要，加熱至所需溫度。

1.3.2 基礎(chǔ)漆制備

基礎(chǔ)漆的配方與操作步驟見表1，先加入水，攪拌狀態(tài)下按步驟逐步加入其它原材料，分散均勻并調(diào)色后，保存?zhèn)溆谩?/p>

表1 基礎(chǔ)漆的配方與操作步驟

1.3.3 多彩粒子的制備

基礎(chǔ)漆與保護(hù)膠體分別按400∶200或400∶300的質(zhì)量比配制，用分散多用機(jī)分散造粒，轉(zhuǎn)速700 r/min，時(shí)間70 s。

1.3.4 多彩涂料制備

將多彩粒子、包覆乳液、水按質(zhì)量比600∶280∶90配制成多彩涂料。

1.3.5 樣板制備

將樣板噴在砂漿型聚氨酯一體化板的基板上，基板表面要先噴涂封閉底漆，表干后再噴涂外墻中涂，再表干后噴多彩涂料。噴涂前將多彩涂料的粘度調(diào)整到85 KU左右，用多彩涂料專用噴槍W(xué)-77進(jìn)行噴涂。噴涂時(shí)，各類樣板表面的多彩粒子盡量均勻，多彩粒子的量應(yīng)盡量相同。

1.4 試驗(yàn)及評(píng)價(jià)方法

根據(jù)保護(hù)膠不同溫度、不同濃度及不同基礎(chǔ)漆溫度等制備一系列單色的多彩涂料，并制成系列樣板。根據(jù)樣板粗細(xì)粒子的多少、整體清晰程度等，將樣板粒子大小及仿石效果分為好中差3個(gè)等級(jí)，即：A級(jí)，粗粒子多、顏色深、簿粒子少、細(xì)碎粒子少、仿石效果好；B級(jí)，粗粒子一般、色較深、簿粒子一般、細(xì)碎粒子一般、仿石效果一般；C級(jí)，粗粒子少、顏色略淺、簿粒子多、細(xì)碎粒子多、仿石效果差。其中：A級(jí)粒子的仿石效果好，該參數(shù)下，粒子大小完全可以通過轉(zhuǎn)速調(diào)整控制；B級(jí)粒子的仿石效果一般，該參數(shù)下，粒子大小基本上也能通過轉(zhuǎn)速控制；C級(jí)粒子的仿石效果差，該參數(shù)下，粒子大小不能通過轉(zhuǎn)速控制。

為便于觀察，實(shí)驗(yàn)使用同一種加砂的基礎(chǔ)漆，用鐵黑和鐵紅色漿調(diào)成單一的淺黑色。為減少試驗(yàn)誤差，環(huán)境溫度下，基礎(chǔ)漆粘度調(diào)成115～125 KU；為方便對(duì)比，造粒分散時(shí)采用恒定的轉(zhuǎn)速，恒定的時(shí)間；保護(hù)膠采用同一種合成片狀硅酸鹽；包覆乳液采用同一種反應(yīng)型乳液；噴涂前，將多彩涂料放置1 d，粘度調(diào)到85 KU左右；樣板的中涂統(tǒng)一調(diào)成淡黃色；噴涂時(shí)，出料的流量、噴槍氣壓等工藝參數(shù)盡量相同。

2 結(jié)果與討論

根據(jù)不同保護(hù)膠溫度、保護(hù)膠濃度及不同基礎(chǔ)漆與保護(hù)膠體質(zhì)量比、不同基礎(chǔ)漆溫度制備了4組單色的多彩涂料，并制成樣板。樣板的仿石效果及噴涂施工效果見表2。

由表2可以看出：

（1）Ⅰ組試驗(yàn)（1#～6#）中，相同基礎(chǔ)漆溫度 10 ℃、保護(hù)膠體濃度6.5%條件下，保護(hù)膠體溫度25℃以上的，粗粒子多、顏色深、細(xì)點(diǎn)少，看上去清晰，效果好，達(dá)到A級(jí)；保護(hù)膠體溫度20℃的，粗粒子略少、顏色略淡，薄粒子、碎粒子略多，整體顏色淺得越明顯，達(dá)到B級(jí)；15℃、10℃的，粗粒子更少，薄粒子、細(xì)點(diǎn)更多，為C級(jí)。在10℃的保護(hù)膠體中造粒，造完粒后加熱至25℃，再配成多彩涂料的樣，除施工性能有所提高，粒子還是偏小，細(xì)點(diǎn)還是偏多，只能排在C級(jí)中。這組試驗(yàn)表明，對(duì)于羥乙基纖維素醚－改性硅酸鹽體系，分散造粒時(shí)，粒子的質(zhì)量不但和保護(hù)膠的濃度相關(guān)，還與保護(hù)膠體的溫度密切相關(guān)。保護(hù)膠體溫度在25℃以上時(shí)，造出的粒子仿石效果好；25℃以下時(shí)，溫度越低，粒子的仿石效果越差。

（2）Ⅱ組試驗(yàn)（7#～10#）中，基礎(chǔ)漆溫度 10 ℃、保護(hù)膠體溫度25℃以上，不同保護(hù)膠濃度的樣板都能達(dá)到A級(jí)，說明保護(hù)膠體濃度為3.5%時(shí)也能達(dá)到A級(jí)。當(dāng)然3.5%的樣板細(xì)粒子比4%、5%、6.5%的略微多一點(diǎn)，但仍能列在A級(jí)中。這說明在一定范圍內(nèi)，影響多彩粒子大小的主要因素是溫度，而不是保護(hù)膠濃度。

表2 4組多彩涂料樣板的仿石效果及噴涂施工效果

（3）Ⅲ組試驗(yàn)（11#～12#）中，基礎(chǔ)漆和保護(hù)膠按質(zhì)量比 4∶3造粒，保護(hù)膠體用量增加了50%，結(jié)果保護(hù)膠體溫度低的仍為C級(jí)，且噴涂不流暢。這說明保護(hù)膠體的用量也不是影響多彩粒子的主要因素。

（4）Ⅳ組試驗(yàn)（13#～18#）中，基礎(chǔ)漆和保護(hù)膠體溫度都在25℃以上時(shí)，保護(hù)膠濃度不是越高越好。說明在夏季，保護(hù)膠體濃度不能是固定不變的，而是要根據(jù)實(shí)際情況來微調(diào)配方或工藝參數(shù)。另外14#樣說明，溫度高的基礎(chǔ)漆，特別是剛攪拌好的基礎(chǔ)漆，要放置一定的時(shí)間，自然冷卻到一定的溫度后才能造粒。

以上4組試驗(yàn)總體來看，保護(hù)膠體溫度低的，粒子偏小，整體仿石效果差，保護(hù)膠體溫度高的，粒子偏大，整體仿石效果好。秋冬季的溫度是多彩涂料粒子變細(xì)變小甚至變糊的主要原因。溫度影響了多彩涂料粒子大小和仿石裝飾效果，直接或間接影響并貫穿了多彩涂料生產(chǎn)、儲(chǔ)存和施工的整個(gè)過程。

首先，保護(hù)膠體中溫度影響保護(hù)膠有效成分的濃度。理論上，保護(hù)膠是改性一定范圍內(nèi)硅酸鹽類層狀薄片結(jié)構(gòu)的聚集體，其中層狀薄片表面帶有負(fù)電荷，邊緣帶有正電荷。在水中，聚集體分散成單一層狀薄片，分散后層狀薄片在電荷間作用力的驅(qū)動(dòng)下，帶有正電荷的薄片邊緣，被其他帶負(fù)電荷的薄片中間區(qū)吸引，形成“丁”字結(jié)構(gòu)的復(fù)合體，丁字型復(fù)合體會(huì)進(jìn)一步相互吸引，聚集，形成穩(wěn)定的卡屋式三維網(wǎng)絡(luò)凝膠體[6]。保護(hù)膠雖在水中分散開，有部分存在著抱團(tuán)（非單一層狀薄片形成的“丁”字結(jié)構(gòu)）的現(xiàn)象，抱團(tuán)的保護(hù)膠沒有活性。一定溫度范圍內(nèi)，溫度越高，抱團(tuán)越少，有效成分濃度越高，活性越高；溫度越低，抱團(tuán)越多，有效成分濃度越低，活性也越低。

其次，溫度影響了粒子的大小。4組試驗(yàn)說明，秋冬季影響造粒的主要因素不是保護(hù)膠的濃度或保護(hù)膠體的用量，而是保護(hù)膠體的溫度，只有在合適的溫度下，保護(hù)膠體中有效成分的濃度才能達(dá)到生產(chǎn)要求。造粒過程中，基礎(chǔ)漆在外力剪切過程中受力形變較大，先形成片狀色塊，片狀色塊受力后裂成大色點(diǎn)，大色點(diǎn)再裂成所需大小的粒子?；A(chǔ)漆在形成粒子的過程中，不斷產(chǎn)生新的表面，表面纖維素醚上的羥基會(huì)快速與保護(hù)膠體的有效成分交聯(lián)，形成薄膜。保護(hù)膠體的有效成分濃度越高，表面形成的膜越致密[7]，能承受的剪切力越大，造成的粒子也越大，越清晰；有效成分濃度越低，表面形成的膜越疏松，能承受的剪切力越小，造成的粒子越小，也越糊。

同樣，溫度對(duì)多彩涂料的制備和儲(chǔ)存也有影響。包覆乳液是反應(yīng)型乳液，涂料粘度靠乳液與保護(hù)膠反應(yīng)來增稠。造粒時(shí)殘留的保護(hù)膠少，反應(yīng)就少，涂料的粘度就低；殘留的保護(hù)膠多，反應(yīng)也多，粘度就較高。涂料的粘度越高，與粒子內(nèi)部粘度越接近，攪拌搗騰過程中的粒子越容易碎。儲(chǔ)存過程中，涂料粒子皮膜致密的，粒子不易溶漲，儲(chǔ)存時(shí)間更久；粒子皮膜疏松的，粒子易碎易溶漲，儲(chǔ)存時(shí)間短。

另外受溫度影響的多彩涂料還影響了施工和仿石效果。濃度、溫度合適的保護(hù)膠體做出的多彩涂料，多彩粒子的皮膜彈性好、表面光潤(rùn)，噴涂施工流暢，仿石效果好。反之做出的多彩涂料，多彩粒子的皮膜疏松、表面有粘滯感，難以噴涂，仿石效果也差。

3 結(jié) 語

多彩涂料的粒子大小直接影響到墻面的裝飾效果。多彩涂料在夏季能做好，但秋冬季不易做好，是因?yàn)榍锒練鉁剌^低所致。生產(chǎn)過程中只要將保護(hù)膠體的溫度提高到25℃以上，就可以保持正常生產(chǎn)。對(duì)于秋冬季多彩涂料生產(chǎn)和儲(chǔ)存時(shí)產(chǎn)生的高粘度，可以考慮適當(dāng)減小保護(hù)膠體中保護(hù)膠的濃度。