增稠劑在水性無機(jī)建筑涂料中的應(yīng)用

唐植賢，楊 川，施易男 （浙江博星化工涂料有限公司，浙江溫嶺 317500）

0 引言

無機(jī)涂料是一種以無機(jī)材料為主要成膜物質(zhì)的涂料，廣泛應(yīng)用于建筑、繪畫等日常生活領(lǐng)域，建筑工程中常用的水性無機(jī)建筑涂料是以堿金屬硅酸鹽水溶液和膠體二氧化硅水分散液為主要成膜物質(zhì)，再加入顏填料、助劑等制成的，該涂料環(huán)保無毒、防火阻燃、不起皮、不脫落，具有超強(qiáng)的耐候性及保色性能。目前市面上許多國(guó)產(chǎn)水性無機(jī)建筑涂料質(zhì)量參次不齊，存在貯存時(shí)間短、易返稠、施工性差的弊病，這與水性無機(jī)建筑涂料技術(shù)配方中增稠劑的種類及使用方法有關(guān)，本研究就增稠劑在水性無機(jī)建筑涂料中的應(yīng)用進(jìn)行較全面的試驗(yàn)探討，與業(yè)內(nèi)同仁分享。

1 試驗(yàn)部分

1.1 原材料

無機(jī)納米復(fù)合材料，浙江宇達(dá)化工；RS998A苯丙乳液，巴德富化工；ZT-8701高模數(shù)硅酸鉀，江蘇智泰科技；SN-5040分散劑、X405潤(rùn)濕劑、131消泡劑，深圳海川科技；760鈦白粉，上海巴蒙化工；聚氨酯流平劑RM2020，陶氏化學(xué)；Dispersogen sps，科萊恩化工；AMP-95多功能助劑，陶氏化學(xué)；煅燒高嶺土（10 μm），山西琚豐；滑石粉（15 μm），遼寧海城；丙二醇，路橋化工市場(chǎng)；十二醇酯，伊士曼；合成硅酸鎂鋰，畢克化學(xué)；DFX1防腐劑，科萊恩；羧甲基纖維素鈉，路橋化工市場(chǎng)；288聚氨酯增稠劑，上海海明斯化工；530堿增稠劑，上海網(wǎng)格貿(mào)易；羥丙基甲基纖維素，無錫三友化工；BP-188L水性膨潤(rùn)土，浙江華特新材料；黃原膠，鄭州瑞恒化工。

1.2 儀器設(shè)備

SDF400實(shí)驗(yàn)分散砂磨機(jī)，常州市騰蛟機(jī)械有限公司；LHS-150SC恒溫恒濕箱，上海一恒科技有限公司；NDJ-1型旋轉(zhuǎn)黏度計(jì)，上海昌吉地質(zhì)儀器有限公司；馬弗爐，西尼特（北京）電爐有限公司；附著力測(cè)定儀，上海玖縱精密儀器有限公司；耐擦洗測(cè)試儀，上海千實(shí)精密機(jī)電科技有限公司；無石棉纖維水泥平板，溫嶺建材市場(chǎng)。

1.3 水性無機(jī)建筑涂料的制備

水性無機(jī)建筑涂料的配方見表1。

制備工藝：在攪拌缸中依次投入原料1～6，攪拌均勻后投入原料7～9，高速分散至細(xì)度50 μm以下，然后依次投入原料10～16，高速攪拌均勻至無顆粒，調(diào)節(jié)黏度，備用。

表1 水性無機(jī)建筑涂料的配方Table 1 The formulation of waterborne inorganic architectural coatings

1.4 樣板的制備

參照J(rèn)G/T 26—2002《外墻無機(jī)建筑涂料》性能要求，按照GB/T 1727—1992《漆膜一般制備法》制備涂膜樣板，常溫靜置養(yǎng)護(hù)7 d。

1.5 性能測(cè)試

施工性：用刷子在長(zhǎng)方形試板表面刷涂試樣，涂布量為濕膜厚約120 μm，將試板的短邊與水平面呈85°角放置，放置6 h后，再用同樣的方法刷涂第2道試樣，此時(shí)，刷子運(yùn)行無困難，則可判定為“涂刷2道無障礙”。

熱貯存穩(wěn)定性：將涂料試樣裝入1 L的塑料或玻璃容器（高約130 mm，直徑約110 mm，壁厚0.23～0.27 mm）內(nèi)，至高度約110 mm處，密封后放入（50±2）℃的恒溫箱內(nèi)，放置30 d后，取出容器，打開容器蓋，觀察試樣（允許分層）并輕輕攪拌，試樣無結(jié)塊、凝聚、霉變現(xiàn)象即為合格。

耐水性：按GB/T 1733—1993《漆膜耐水性測(cè)定法》甲法進(jìn)行測(cè)定。

耐洗刷性：按GB/T 9266—2009《建筑涂料 涂層耐洗刷性的測(cè)定》進(jìn)行測(cè)定。

燃燒性：在用鋁箔紙做成的容器中，稱取3～5 g試樣，在烘箱中烘干至恒重［（120±5）℃，2～3 h］后，取出，冷卻至室溫，然后用打火機(jī)點(diǎn)燃，觀察試樣是否會(huì)產(chǎn)生明火、黑煙、異味等現(xiàn)象。

增稠效率：在上述配方中，加入配方量的增稠劑，高速分散，觀察試樣黏度的變化情況。

耐霉菌性：將增稠劑配成1%的水溶液，室溫放置，觀察霉變現(xiàn)象。

2 結(jié)果與討論

2.1 增稠劑的增稠效果

不同增稠劑的增稠效果見表2。

表2 不同增稠劑的增稠效果Table 2 Thickening effects of different thickeners

由表2可見，羧甲基纖維素鈉、合成硅酸鎂鋰、530堿增稠劑、羥丙基甲基纖維素的增稠效果較好，BP-188L、288聚氨酯流變劑效果最差，但羧甲基纖維素鈉、羥丙基甲基纖維素容易分解，產(chǎn)生異味或黏度下降的現(xiàn)象。綜上所述，530堿增稠劑、合成硅酸鎂鋰具有較好的抗菌性能和增稠效果。

2.2 涂料性能測(cè)試結(jié)果

涂料性能測(cè)試結(jié)果見表3。由表3可見，用288聚氨酯流變劑的涂料施工性能差，易流掛，這是由于其屬于中高剪切黏度增稠劑，觸變指數(shù)低，易產(chǎn)生流墜現(xiàn)象；采用530堿增稠劑的涂料熱貯存穩(wěn)定性差，這是因?yàn)闊o機(jī)涂料的堿性強(qiáng)，pH高，530堿增稠劑本身呈酸性，破壞了體系的穩(wěn)定，導(dǎo)致涂料的貯存穩(wěn)定性下降；采用288聚氨酯流變劑的涂料的耐洗刷性最好，這是因?yàn)槠鋵儆诰喓闲驮龀韯?，?duì)水相的增稠作用較弱，耐水性較好；關(guān)于增稠劑本身的燃燒性能，合成硅酸鎂鋰和BP-188L屬無機(jī)硅酸鹽類，是阻燃型的增稠劑。

表3 涂料性能測(cè)試結(jié)果Table 3 The test results of coatings performance

由表2、3可知，以合成硅酸鎂鋰作為水性無機(jī)建筑涂料的增稠劑比較合適。其用量對(duì)涂料熱貯存穩(wěn)定性和施工性的影響見表4。

表4 合成硅酸鎂鋰用量對(duì)涂料熱貯存穩(wěn)定性和施工性的影響Table 4 Effects of the amount of synthetic lithium magnesium silicate on the thermal storage stability and construction performance of coatings

由表4可見，隨著合成硅酸鎂鋰用量的增加，涂料的黏度增加。其用量過少時(shí)，增稠效果差，不易施工；其用量太大時(shí)，涂料黏度和觸變性都增加，刷痕太重，流平性差。當(dāng)合成硅酸鎂鋰的用量為0.8%時(shí)，涂料的施工性和熱貯存穩(wěn)定性最佳。

3 結(jié)語

（1） 以液態(tài)硅酸鉀、無機(jī)納米復(fù)合材料為主要成膜物質(zhì)，以金紅石型鈦白粉、高嶺土、滑石粉為顏填料制備了一種水性無機(jī)建筑涂料，該涂料具有環(huán)保無害、防火阻燃、抗菌防霉、透氣性好、不起皮、不剝落等特點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于建筑內(nèi)外墻的裝飾裝修。

（2） 比較了530堿增稠劑、合成硅酸鎂鋰、羥丙基甲基纖維素、288聚氨酯流變劑等水性增稠劑在水性無機(jī)建筑涂料中的增稠效果及其對(duì)涂料施工性、熱貯存穩(wěn)定性、耐水性、耐洗刷性等性能的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明，合成硅酸鎂鋰在水性無機(jī)建筑涂料中具有較好的阻燃性、抗菌防霉性、熱貯存穩(wěn)定性和增稠效果。

（3） 當(dāng)合成硅酸鎂鋰的用量在0.8%時(shí)，涂料具有較好的施工性和熱貯存穩(wěn)定性。