水性無機建筑涂料熱貯存穩(wěn)定性的影響因素探討

楊 川，唐植賢 （臺州博星裝飾工程有限公司，浙江溫嶺 317500）

0 引言

無機涂料是一種以無機材料為主要成膜物質(zhì)的涂料，被廣泛應(yīng)用于建筑、繪畫等日常生活領(lǐng)域。在建筑工程中常用的水性無機建筑涂料是以堿金屬改性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)，再加入顏料、填料、助劑等制備而成的，其涂膜環(huán)保無毒、防火阻燃、不起皮不脫落，具有超強的耐候性及保色性能。由于無機涂料的環(huán)保實用價值，歐美國家目前90%以上的建筑涂料都是水性無機涂料，而國內(nèi)市場上無機涂料的占有量則＜5%，對水性無機建筑涂料的重視程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，國內(nèi)專業(yè)生產(chǎn)水性無機建筑涂料的廠家數(shù)量較少，產(chǎn)能也較低。而進(jìn)口無機涂料價格高，技術(shù)服務(wù)也不完善，國內(nèi)市場難以接受，因此，發(fā)展水性無機建筑涂料需要做的工作還很多，在國內(nèi)政策支持和消費者的環(huán)保、安全等意識增強的推動下，對環(huán)保節(jié)能的水性無機建筑涂料的市場需求會越來越大，開發(fā)性價比高、市場能夠認(rèn)可的水性無機建筑涂料前景廣闊。

目前市面上許多國產(chǎn)的水性無機建筑涂料，質(zhì)量參次不齊，經(jīng)常會存在熱貯存時間短、易返稠、浮色、施工性差的弊病，這與水性無機建筑涂料技術(shù)配方中所用無機粘結(jié)劑、分散劑、增稠劑、有機改性高聚物樹脂等的種類及使用方法有關(guān)，本研究就上述因素對水性無機建筑涂料熱貯存穩(wěn)定性的影響進(jìn)行較全面的試驗探討，與業(yè)內(nèi)同仁分享。

1 試驗部分

1.1 原材料

膠體二氧化硅溶液（TUS30、LS-30、SK-27、無機納米復(fù)合材料、HS-40），市購；苯丙乳液（727B、998A、9819、505、207E），市購；改性硅酸鉀（TXS、330、ZT8701、KS33、AR-K100、AR-K99），市購；SN-5040 分散劑、PE100 潤濕劑，海川化學(xué)；SN321C消泡劑，諾普克化工；R902+鈦白粉，杜邦化學(xué)；聚氨酯流變劑278，海明斯化工；S60/100 分散劑，中基行化工；AMP-95 多功能助劑，陶氏化學(xué)；煅燒高嶺土，山西琚豐；重質(zhì)碳酸鈣、輕鈣，江西廣源化工；乙二醇，路橋化工市場；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；288 聚氨酯增稠劑，海明斯化工；纖維素，亞什蘭；滑石粉，遼寧海城化工；黃原膠，市購；530 增稠劑，上海網(wǎng)格化工；BP188L，華特化工。

1.2 儀器設(shè)備

SDF400 實驗分散砂磨機，常州市騰蛟機械有限公司；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，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；附著力測定儀，上海玖縱精密儀器有限公司；耐洗刷測定儀，上海千實精密機電科技有限公司；無石棉纖維水泥平板，溫嶺建材市場。

1.3 水性無機建筑涂料的制備

水性無機建筑涂料的配方見表1。

表1 水性無機建筑涂料的配方Table 1 Formula of water-based inorganic architectural coatings

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)度達(dá)50 μm以下，然后依次投入原料10～14，加入原料15～16，高速攪拌均勻，至其表面光滑無顆料，調(diào)節(jié)黏度。

1.4 樣板的制備與性能測試

1.4.1 樣板的制備

制板時將上述涂料徹底攪拌均勻，按照GB/T 1727—1992《漆膜一般制備法》制備涂膜，常溫靜置養(yǎng)護7 d。

1.4.2 性能測試

參照J(rèn)G/T 26—2002《外墻無機建筑涂料》性能要求進(jìn)行涂料的性能檢測。

容器中的狀態(tài)：涂料經(jīng)攪拌后應(yīng)無結(jié)塊、呈均勻狀態(tài)。

施工性：用刷子在底板表面刷涂試樣，涂布量為濕膜厚約120 μm，使試板的長邊呈水平方向，短邊與水平面呈85°角豎直放置，6 h 后，再用同樣的方法涂刷第2 道試樣，在第2 道涂刷時，刷子運行無困難，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）中，至約110 mm 高度處，密封后放入（50±2）℃的恒溫箱內(nèi)，保持30 d 后取出，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)象為合格。

耐水性：按GB/T 1733—1993《漆膜耐水性測定法》甲法規(guī)定進(jìn)行測定。

耐堿性：按GB/T 9265—2009《建筑涂料 涂層耐堿性的測定》中的規(guī)定進(jìn)行測定。

耐洗刷性：按GB/T 9266—2009《建筑涂料 涂層耐洗刷性的測定》的規(guī)定進(jìn)行測定。

2 結(jié)果與討論

2.1 不同廠家的乳液對涂料熱貯存穩(wěn)定性的影響

不同廠家的乳液對涂料熱貯存穩(wěn)定性的影響見表2。從表2 中可以看出，用表中6 款苯丙乳液所制備的水性無機建筑涂料的初始黏度都在75～85 KU之間，相差不大，但在經(jīng)過50 ℃熱貯存30 d 后，涂料黏度出現(xiàn)了較大差異，其中998A 與615D 后增稠嚴(yán)重，出現(xiàn)結(jié)塊的現(xiàn)象；207E 后增稠較輕，黏度變化較小，比較適合作為水性無機建筑涂料的改性有機樹脂。

表2 不同廠家的乳液對涂料熱貯存穩(wěn)定性的影響Table 2 Effects of emulsions from different manufacturers on thermal storage stability of coatings

2.2 增稠劑種類對涂料熱貯存穩(wěn)定性的影響

增稠劑種類對涂料熱貯存穩(wěn)定性的影響見表3。從表3 中可以看出，羧甲基纖維素鈉、BP-188L、合成硅酸鎂鋰、530 堿增稠劑、甲基羥丙基纖維素的增稠效率較高，288 聚氨酯流變劑的增稠效果最差；但530 堿增稠劑、黃原膠后增稠現(xiàn)象嚴(yán)重，熱貯存后失去流動性而產(chǎn)生結(jié)塊現(xiàn)象。BP-188L、合成硅酸鎂鋰、羥乙基纖維素后增稠較輕，比較適合用作水性無機建筑涂料的增稠防沉劑，在本試驗中選擇合成硅酸鎂鋰作為增稠防沉劑，測試涂料的其他性能。

表3 增稠劑種類對涂料熱貯存穩(wěn)定性的影響Table 3 Effect of thickener types on thermal storage stability of coatings

2.3 膠體二氧化硅種類對涂料熱貯存穩(wěn)定性的影響

膠體二氧化硅種類對水性無機建筑涂料熱貯存穩(wěn)定性的影響見表4。從表4 中可以看出，表中6 款膠體二氧化硅制得的水性無機建筑涂料的初始黏度均在80 KU 左右，相差并不大，但經(jīng)過熱貯存試驗后，體系黏度差異明顯，其中TUS-30、LS-30、HS-40 后增稠現(xiàn)象嚴(yán)重，體系失去流動性而結(jié)塊；澳潤的無機納米復(fù)合材料后增稠較輕，熱貯存后黏度差異只有13 KU，比較適合用作水性無機建筑涂料的黏結(jié)劑。

表4 膠體二氧化硅種類對涂料熱貯存穩(wěn)定性的影響Table 4 Effect of colloidal silica types on thermal storage stability of coatings

2.4 不同種類改性硅酸鉀溶液對涂料熱貯存穩(wěn)定性的影響

不同種類改性硅酸鉀溶液對水性無機建筑涂料熱貯存穩(wěn)定性的影響見表5。

表5 不同種類改性硅酸鉀溶液對涂料熱貯存穩(wěn)定性的影響Table 5 Effects of different types of modified potassium silicate solutions on the thermal storage stability of coatings

從表5 中可以看出：體系的初始黏度都相差不大，但是經(jīng)過熱貯存試驗后，ZT-8701、TXS 后增稠嚴(yán)重，體系失去流動性；AR-K100 改性硅酸鉀溶液效果較好，熱貯存后黏度差異11 KU，比較適合作為水性無機建筑涂料的黏結(jié)劑。

2.5 性能指標(biāo)

以合成硅酸鎂鋰為增稠防沉劑、無機復(fù)合納米材料和AR-K100 為無機黏結(jié)劑、207E 為改性有機樹脂，按表1 配方制備水性無機建筑涂料，性能檢測結(jié)果見表6。從表6 中可以看出，制備的水性無機建筑涂料性能完全達(dá)到了建筑工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JG/T26—2002《外墻無機建筑涂料》的要求，其中耐洗刷性為5000 次以上，遠(yuǎn)高于標(biāo)準(zhǔn)要求，可廣泛應(yīng)用于建筑內(nèi)外墻的涂飾。

表6 水性無機建筑涂料的性能指標(biāo)Table 6 Performance indicators of water-based inorganic architectural coatings

3 結(jié)語

以膠體二氧化硅和改性硅酸鉀溶液為無機黏結(jié)劑，以207E 苯丙乳液為改性有機樹脂，以金紅石型鈦白粉、高嶺土、滑石粉、重質(zhì)碳酸鈣等為顏填料，以合成硅酸鎂鋰為增稠劑制備了一種水性無機建筑涂料，該涂料施工性好、熱貯存穩(wěn)定性優(yōu)異、耐水、耐堿、耐洗刷性優(yōu)異，可廣泛應(yīng)用于建筑內(nèi)外墻的裝飾裝修。