乳膠漆中金紅石型鈦白粉潤(rùn)濕分散體系的選擇

姜佳麗，鄭小潔，李佳璐，梁敏儀，練翠霞

（順德職業(yè)技術(shù)學(xué)院 輕化與材料學(xué)院，廣東 佛山 528333）

潤(rùn)濕與分散是制漆過(guò)程的中心環(huán)節(jié)，在顏料的研磨過(guò)程中潤(rùn)濕、解聚和穩(wěn)定化是三個(gè)不可分離的過(guò)程。潤(rùn)濕主要目的是降低顏料與漆料的界面張力，是顏料粒子表面上的空氣被水或其他分散介質(zhì)取代的過(guò)程，若是顏料沒(méi)有經(jīng)過(guò)潤(rùn)濕這一步，降低其表面張力［1］，它們的分散會(huì)需要很長(zhǎng)時(shí)間而且效果很可能會(huì)不好；解聚是顏料多聚體在外力作用下相互游離的過(guò)程；而穩(wěn)定化是指顏料經(jīng)分散后不再發(fā)生絮凝（返粗）［2］的過(guò)程。選用得當(dāng)?shù)臐?rùn)濕劑和分散劑組合能提高顏料的分散效果［3］并改善涂料的儲(chǔ)存穩(wěn)定性，防止顏料在儲(chǔ)存期間沉降、結(jié)塊，影響施工，此外，顏料的良好分散還能改善涂料的光澤和遮蓋力［4-5］。然而，由于涂料品種和體系具有多樣性［6］，潤(rùn)濕劑和分散劑的選擇工作也變得繁重。因此探討不同類(lèi)型搭配的潤(rùn)濕劑和分散劑體系對(duì)金紅石型鈦白粉及對(duì)涂料性能的影響有一定應(yīng)用價(jià)值。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)原料

原料：自來(lái)水、250HBR 纖維素、AMP-95、殺菌劑、水性鈉鹽分散劑WX-5045、水性非離子潤(rùn)濕劑WX-2037、聚醚改性有機(jī)硅類(lèi)消泡劑C596、聚醚類(lèi)消泡劑WX-103、防霉劑、金紅石型鈦白粉、丙二醇、成膜助劑Texanol、苯丙乳液、堿溶脹型增稠劑TT-935。

實(shí)驗(yàn)使用的潤(rùn)濕劑和分散劑的種類(lèi)如表1 所示。

表1 潤(rùn)濕劑和分散劑種類(lèi)表

1.2 儀器設(shè)備

實(shí)驗(yàn)使用的主要儀器設(shè)備如表2 所示。

表2 實(shí)驗(yàn)儀器

1.3 基礎(chǔ)配方

采用相同基礎(chǔ)配方做對(duì)比實(shí)驗(yàn)，基礎(chǔ)配方如表3所示。

表3 基礎(chǔ)配方表

1.4 生產(chǎn)工藝

對(duì)比實(shí)驗(yàn)采用相同的生產(chǎn)工藝，具體工藝流程如下：

1）按照配方加入纖維素和水，在220 r/min 的轉(zhuǎn)速下攪拌30 min；

2）按照配方依次加入AMP-95、殺菌劑、分散劑、潤(rùn)濕劑、聚醚類(lèi)消泡劑WX-103 和防霉劑，在600 r/min 的轉(zhuǎn)速下攪拌5 min；

3）按配方緩慢加入金紅石型鈦白粉，攪拌35 min 后取少量漿料用激光粒徑儀測(cè)細(xì)度；

4）按配方依次加入丙二醇、成膜助劑和苯丙乳液，在600 r/min 的轉(zhuǎn)速下攪拌15 min；

5）按照配方加入聚醚類(lèi)消泡劑WX-103，加入AMP-95 助劑調(diào)節(jié)pH 至8～9，用水以1∶1 的質(zhì)量比例來(lái)稀釋堿溶脹型增稠劑，調(diào)節(jié)黏度至80～90 KU。

6）把制得的乳膠漆倒入200 目過(guò)濾網(wǎng)中過(guò)濾，裝滿一個(gè)一次性杯子即可，然后用工字涂布器刮黑白卡，放置60 ℃的烘箱烘干，待黑白卡完全干燥后取出，剩下的乳膠漆用一次性手套和橡皮筋蓋好，觀察它的儲(chǔ)存穩(wěn)定性。

2 結(jié)果與分析

對(duì)四種潤(rùn)濕劑和四種分散劑搭配組合進(jìn)行全面實(shí)驗(yàn)，探索在乳膠漆制造過(guò)程中不同組合的潤(rùn)濕、分散體系對(duì)金紅石型鈦白粉分散性能的影響以及對(duì)涂料性能的影響，主要指標(biāo)包括實(shí)驗(yàn)中的細(xì)度（平均粒徑）、光澤度、對(duì)比率和觀察涂料的儲(chǔ)存穩(wěn)定性等。

2.1 對(duì)細(xì)度的影響

四種分散劑與四種潤(rùn)濕劑全面組合實(shí)驗(yàn)總共有16 種，用激光粒徑儀測(cè)得的這些組合的粒徑分布圖如圖1 所示。

其中，圖1-1 中a、b、c、d 表示的是水性鈉鹽分散劑WX-5045 與四種潤(rùn)濕劑的搭配得到的粒徑分布圖，圖1-2 中a、b、c、d 表示的是水性非離子分散劑快易與四種潤(rùn)濕劑的搭配得到的粒徑分布圖，圖1-3 中a、b、c、d 表示的是水性陽(yáng)離子分散劑LDC-40 與四種潤(rùn)濕劑的搭配得到的粒徑分布圖，圖1-4 中a、b、c、d 表示的是水性銨鹽分散劑WX-2038 與四種潤(rùn)濕劑的搭配得到的粒徑分布圖，這四種潤(rùn)濕劑分別依次是水性非離子潤(rùn)濕劑WX-2037、水性鈉鹽潤(rùn)濕劑W-1855、水性陽(yáng)離子潤(rùn)濕劑WX-3000、水性銨鹽潤(rùn)濕劑D-26。

由1 圖可知，水性鈉鹽分散劑WX-5045 與四個(gè)不同型號(hào)不同種類(lèi)的潤(rùn)濕劑搭配得到的細(xì)度大?。簼?rùn)濕劑W-1855＜潤(rùn)濕劑D-26＜潤(rùn)濕劑WX-3000＜潤(rùn)濕劑WX-2037，其中它與水性鈉鹽潤(rùn)濕劑W-1855 搭配得到的細(xì)度最小，從而說(shuō)明這種搭配能使金紅石型鈦白粉分散最好；水性非離子分散劑快易與四種潤(rùn)濕劑搭配，它與水性銨鹽潤(rùn)濕劑D-26 搭配得到的細(xì)度最小，對(duì)金紅石型鈦白粉分散效果最好；水性陽(yáng)離子分散劑LDC-40 與四個(gè)不同型號(hào)不同種類(lèi)的潤(rùn)濕劑搭配的細(xì)度大?。簼?rùn)濕劑D-26＜潤(rùn)濕劑WX-3000＜潤(rùn)濕劑W-1855＜潤(rùn)濕劑WX-2037，其中它與水性銨鹽潤(rùn)濕劑D-26 搭配的細(xì)度最小，說(shuō)明這搭配對(duì)金紅石型鈦白粉的分散性最好，此外，這搭配制得的涂膜基本無(wú)顆粒，僅有一點(diǎn)針眼；水性銨鹽分散劑WX-2038 與四個(gè)不同型號(hào)不同種類(lèi)的潤(rùn)濕劑搭配的細(xì)度大?。簼?rùn)濕劑W-1855＜潤(rùn)濕劑WX-2037＜潤(rùn)濕劑WX-3000＜潤(rùn)濕劑D-26，其中，它與水性鈉鹽潤(rùn)濕劑W-1855 的搭配得到的細(xì)度最小，說(shuō)明對(duì)金紅石型鈦白粉的分散效果最好。

圖1 16 種組合的激光粒徑儀測(cè)試結(jié)果圖

2.2 對(duì)干膜遮蓋力的影響

用對(duì)比率來(lái)表示干膜遮蓋力的好壞，對(duì)比率越大干膜遮蓋力越好；反之，對(duì)比率越小干膜遮蓋力越差。

表4 為不同組合的對(duì)比率結(jié)果，從表4 數(shù)據(jù)可知，水性銨鹽型分散劑WX-2038 和水性非離子潤(rùn)濕劑wx-2037 搭配所得干膜的遮蓋力最好，對(duì)比率為94.90%，但總體來(lái)說(shuō)，不同組合得到的干膜遮蓋力變化不大，集中在91.64%～94.90%之間。

表4 不同組合的對(duì)比率結(jié)果

2.3 對(duì)光澤度的影響

1）水性鈉鹽分散劑WX-5045 與四種潤(rùn)濕劑搭配的涂膜光澤度見(jiàn)圖2。

圖2 水性鈉鹽分散劑WX-5045 與四種潤(rùn)濕劑搭配的涂膜光澤度

由圖2 可知，水性鈉鹽分散劑WX-5045 與四個(gè)不同型號(hào)不同種類(lèi)的潤(rùn)濕劑搭配制得的涂膜的光澤度大小：潤(rùn)濕劑W-1855＞潤(rùn)濕劑WX-2037＞潤(rùn)濕劑D-26＞潤(rùn)濕劑WX-3000，其中它與水性鈉鹽潤(rùn)濕劑W-1855 這搭配得到的涂膜的光澤度最高。

2）水性鈉鹽分散劑快易與四種潤(rùn)濕劑搭配的涂膜光澤度見(jiàn)圖3。

圖3 水性鈉鹽分散劑快易與四種潤(rùn)濕劑搭配的涂膜光澤度

由圖3 可知，水性非離子分散劑快易與四個(gè)不同型號(hào)的潤(rùn)濕劑搭配的光澤度大小：潤(rùn)濕劑D-26＜潤(rùn)濕劑W-1855＜潤(rùn)濕劑WX-2037＜潤(rùn)濕劑WX-3000，其中它與水性銨鹽潤(rùn)濕劑D-26 搭配的光澤度最高。

3）水性鈉鹽分散劑LDC-40 與四種潤(rùn)濕劑搭配的涂膜光澤度見(jiàn)圖4。

圖4 水性鈉鹽分散劑LDC-40 與四種潤(rùn)濕劑搭配的涂膜光澤度

由圖4 可知，水性陽(yáng)離子分散劑LDC-40 與四個(gè)不同種類(lèi)不同型號(hào)的潤(rùn)濕劑搭配制得的涂膜光澤度大?。簼?rùn)濕劑W-1855＞潤(rùn)濕劑WX-2037＞潤(rùn)濕劑D-26＞潤(rùn)濕劑WX-3000，其中它與水性鈉鹽潤(rùn)濕劑W-1855 搭配的涂膜光澤度最高，此外，這搭配制得的涂膜表面有少許顆粒和一點(diǎn)針眼。

4）水性鈉鹽分散劑WX-2038 與四種潤(rùn)濕劑搭配的涂膜光澤度見(jiàn)圖5。

圖5 水性鈉鹽分散劑WX-2038 與四種潤(rùn)濕劑搭配的涂膜光澤度

由圖5 可知，水性銨鹽分散劑WX-2038 與四個(gè)不同型號(hào)不同種類(lèi)的潤(rùn)濕劑搭配制得的涂膜的光澤度大?。簼?rùn)濕劑WX-2037＞潤(rùn)濕劑D-26＞潤(rùn)濕劑WX-3000＞潤(rùn)濕劑W-1855，其中它與水性非離子潤(rùn)濕劑WX-2037 搭配制得的涂膜的光澤度最高。

2.4 結(jié)果分析

在相同的施工條件下，對(duì)于水性鈉鹽分散劑WX-5045 與四個(gè)不同型號(hào)不同種類(lèi)的潤(rùn)濕劑進(jìn)行搭配，與水性鈉鹽潤(rùn)濕劑W-1855 搭配對(duì)金紅石型鈦白粉的分散效果最好，由于顏料在基料中的分散越均勻，越有助于形成平整光滑的漆膜，所以這搭配制得的涂膜光澤度也最高，涂膜表面有一點(diǎn)顆粒和縮孔，它與水性銨鹽潤(rùn)濕劑D-26 搭配制得的涂膜的對(duì)比率最高，說(shuō)明這搭配的涂膜遮蓋性最好，這搭配制得的涂膜基本無(wú)顆粒，有一點(diǎn)針眼。另外，據(jù)實(shí)驗(yàn)觀察，水性鈉鹽分散劑WX-5045 與這四種潤(rùn)濕劑在一個(gè)月內(nèi)的儲(chǔ)存穩(wěn)定性都很好。

水性非離子分散劑快易與四個(gè)不同型號(hào)不同種類(lèi)的潤(rùn)濕劑搭配，與水性銨鹽潤(rùn)濕劑D-26 這搭配得到的細(xì)度最小，對(duì)金紅石型鈦白粉分散效果最好，由于顏料在基料中的分散越均勻，越有助于形成平整光滑的漆膜，所以這搭配制得的涂膜光澤度也最高，涂膜基本無(wú)顆粒，僅有一點(diǎn)針眼；與水性陽(yáng)離子潤(rùn)濕劑WX-3000 搭配制得的涂膜的對(duì)比率最高，說(shuō)明這搭配制得的涂膜遮蓋性最好，涂膜無(wú)針眼，僅有一點(diǎn)顆粒。據(jù)實(shí)驗(yàn)觀察，這四種搭配的體系在一個(gè)月內(nèi)的儲(chǔ)存穩(wěn)定性都很好。

水性陽(yáng)離子分散劑LDC-40 與四個(gè)不同型號(hào)不同種類(lèi)的潤(rùn)濕劑搭配中，它與水性銨鹽潤(rùn)濕劑D-26 搭配得到的細(xì)度最小，對(duì)金紅石型鈦白粉分散效果最好（實(shí)驗(yàn)過(guò)程發(fā)現(xiàn)這搭配制備出來(lái)的乳膠漆有成團(tuán)現(xiàn)象），制得的涂膜基本無(wú)顆粒，僅有一點(diǎn)針眼；它與水性鈉鹽潤(rùn)濕劑W-1855 的搭配能使涂膜的光澤度達(dá)到最高，制得的涂膜有少許顆粒和僅有一點(diǎn)針眼；它與水性非離子潤(rùn)濕劑WX-2037 搭配能使涂膜的對(duì)比率達(dá)到最高，涂膜的遮蓋效果最好，涂膜基本無(wú)顆粒和僅有少許針眼。據(jù)實(shí)驗(yàn)觀察，這四種搭配的體系在一個(gè)月內(nèi)的儲(chǔ)存穩(wěn)定性都很好。

水性銨鹽分散劑WX-2038 與四個(gè)不同型號(hào)不同種類(lèi)的潤(rùn)濕劑的搭配，它與水性鈉鹽潤(rùn)濕劑W-1855的搭配能使金紅石型鈦白粉的分散效果最好，制得的涂膜有一點(diǎn)顆粒和針眼；它與水性非離子潤(rùn)濕劑WX-2037 搭配制得的涂膜的光澤度和對(duì)比率達(dá)到最高，制得的涂膜有一點(diǎn)顆粒和針眼（實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)這搭配制得的乳膠漆會(huì)有輕微的成團(tuán)現(xiàn)象）。此外，據(jù)實(shí)驗(yàn)觀察，這四種搭配制得的乳膠漆體系在一個(gè)月內(nèi)的儲(chǔ)存穩(wěn)定性都很好。

3 結(jié)論

通過(guò)研究在相同施工條件下，不同類(lèi)型搭配的分散劑和潤(rùn)濕劑對(duì)金紅石型鈦白粉分散效果和涂膜的影響，可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)分散劑和潤(rùn)濕劑合理使用時(shí)，確實(shí)能對(duì)金紅石型鈦白粉起到很好的分散作用，水性鈉鹽分散劑WX-5045 和水性鈉鹽潤(rùn)濕劑W-1855搭配的分散效果最好；顏料在基料中分散得越均勻，得到的平均粒徑也就越小，越有助于形成平整光滑的漆膜，但不一定制得的涂膜光澤度就是最高的，細(xì)度的大小不是判斷涂膜光澤度高低的唯一標(biāo)準(zhǔn)；不同搭配的分散劑和潤(rùn)濕劑組合對(duì)顏料的遮蓋性能影響不大。