巖彩涂料性能影響因素及其對策探析

施 輝

（阿克蘇諾貝爾漆油< 上海> 有限公司 上海 201613）

0 引言

自上世紀(jì)末以來，巖彩涂料的應(yīng)用范圍不斷拓展，該種涂料對天然石材的模仿性較強，且環(huán)保性能也較高，其具有的特殊功能也深受消費者青睞。但產(chǎn)品在耐水白性及施工難度方面存在一定的問題，此外涂料的耐候性也明顯落后于真石漆，因此流行不久便消失，當(dāng)前建筑外墻仍然應(yīng)用真石漆類產(chǎn)品[1]。到了本世紀(jì)，在合成樹脂乳液等技術(shù)不斷發(fā)展的背景下，研究人員便發(fā)明第二代巖彩涂料，從而在耐候性等方面作出了改善。該種涂料經(jīng)過長期發(fā)展，在性能方面已經(jīng)相對成熟，但仍然存在一定的問題。本文便從巖彩涂料的應(yīng)用穩(wěn)定性方面的問題著手分析，對其性能的影響條件進(jìn)行研究，從而為后續(xù)的相關(guān)研究提供借鑒。

1 巖彩涂料存在的問題

巖彩涂料配方組成可劃分為保護(hù)膠、分散相和連續(xù)相三大部分。制作過程分為基礎(chǔ)漆分散調(diào)和、基礎(chǔ)漆調(diào)色、保護(hù)膠制作、基礎(chǔ)漆造粒、連續(xù)相制作等多個環(huán)節(jié)，制作工藝復(fù)雜程度在建筑涂料中最高，且生產(chǎn)周期長，各環(huán)節(jié)對工藝的要求均較高，這也導(dǎo)致該種涂料在生產(chǎn)過程、存儲和使用期間更容易發(fā)生各類問題。主要問題可總結(jié)如下：

1.1 巖彩涂料滲色和混溶問題

巖彩涂料在具體制作期間，造粒時容易發(fā)生基礎(chǔ)漆色漿滲出的情況，還可能發(fā)生色點與連續(xù)相混合，導(dǎo)致噴涂施工后的色點效果并不清晰。導(dǎo)致上述情況的原因為色漿與基礎(chǔ)漆體系的相容性不佳，或者基礎(chǔ)漆中的乳液和保護(hù)膠反應(yīng)不足等，這便導(dǎo)致色點顆粒的強度不夠，色漿便無法獲得穩(wěn)定的保護(hù)而出現(xiàn)溢出的情況。最終色漿也會融入到連續(xù)相中，形成混溶的效果[2]。

1.2 巖彩涂料穩(wěn)定性問題

技術(shù)人員一直致力于研究多彩涂料的穩(wěn)定性問題，穩(wěn)定性分為兩大類，其一是理化性能的穩(wěn)定性，其二是涂料色彩性能的穩(wěn)定性。巖彩涂料由于各種有機物含量高，在存儲期間更容易出現(xiàn)變質(zhì)腐敗、厚增稠等情況，甚至還會發(fā)生凝膠情況。在生產(chǎn)實踐中需綜合考慮導(dǎo)致上述問題的原因，如乳液和保護(hù)膠的配伍性問題，防腐劑的廣譜長效性，造粒工藝的規(guī)范性等，均可作為影響涂料穩(wěn)定性的可能原因。

1.3 巖彩涂料施工過程中的問題

由于耗量低、重量輕、仿石材效果優(yōu)異、防護(hù)時間長等優(yōu)點，當(dāng)前巖彩涂料在外墻施工方面的應(yīng)用前景較為理想，此后應(yīng)用的頻率和范圍也會持續(xù)不斷增加和拓展。但該種涂料在具體應(yīng)用期間也會出現(xiàn)不同的問題，尤其施工人員的水平對施工效果會產(chǎn)生較大影響，如在施工期間出現(xiàn)的色點碎裂導(dǎo)致顏色與樣板顏色不一致，中涂和罩面膜厚不均勻?qū)е碌氖┕ず笃诔霈F(xiàn)浮白、開裂等情況。本文主要針對影響涂料穩(wěn)定性方面的各種因素進(jìn)行研究，并提出優(yōu)化方案。

2 巖彩涂料性能影響因素分析

2.1 乳液類型與保護(hù)膠配伍性對巖彩涂料的穩(wěn)定性影響

巖彩涂料中的最重要的組分便是乳液，乳液在整個巖彩涂料體系中起到成膜以及基層防護(hù)的作用，其與保護(hù)膠配比的科學(xué)性也會對涂料的總體穩(wěn)定性、色粒的清晰度等指標(biāo)產(chǎn)生直接影響。不同類型的乳液可參與形成不同的色點形態(tài)，這也會對最終成膜后的視覺的效果產(chǎn)生影響。此外乳液需與保護(hù)膠形成理想的配伍性。避免出現(xiàn)基礎(chǔ)漆滲色、色漿與連續(xù)相再次融合等情況[3-4]。常規(guī)巖彩涂料基礎(chǔ)配方如表1 所示，根據(jù)表1 配方可經(jīng)測試得出不同類型的乳液和保護(hù)膠的配伍性對涂料的儲存穩(wěn)定性所形成的影響。

表1 巖彩涂料基礎(chǔ)配方

乳液的類型可作為影響涂料穩(wěn)定性的重要因素。配方內(nèi)如使用純丙乳液，色點形態(tài)穩(wěn)定，不滲色不混溶，其與保護(hù)膠的配伍性將會明顯高于苯丙乳液，同時也需綜合考慮色漿展色性和其他等材料的反應(yīng)性等因素。

2.2 助劑對巖彩涂料穩(wěn)定性的影響

涂料在生產(chǎn)期間也會同時應(yīng)用部分助劑，適當(dāng)應(yīng)用助劑可明顯優(yōu)化涂料的穩(wěn)定性。如果助劑選擇不夠科學(xué)，也會導(dǎo)致在具體應(yīng)用期間出現(xiàn)一定的問題。使用頻率較高的助劑主要為防腐劑、分散劑、增稠劑等，不同助劑均會發(fā)揮出各自的功能，如果選擇不夠科學(xué)和慎重，便會對涂料的穩(wěn)定性產(chǎn)生直接的影響。

1.2.1 分散劑的影響

分散劑選擇的科學(xué)性便會直接影響到基礎(chǔ)漆的穩(wěn)定性及狀態(tài)等，此外還會對其造粒后的色點形態(tài)和滲色性等方面造成一定的影響。當(dāng)前應(yīng)用頻率較高的分散劑主要有聚丙烯酸銨鹽等。聚丙烯酸銨鹽分散劑的性能發(fā)揮較為明顯，因此對涂膜的耐水性并不會產(chǎn)生較大的影響。但由于生產(chǎn)廠家、品牌型號不同，分散劑所能發(fā)揮的效果也各異。

銨鹽分散劑基礎(chǔ)漆粘度明顯高于鈉鹽分散劑，主要由于鈉鹽分散劑的分散效率優(yōu)于銨鹽，但這也導(dǎo)致鈉鹽分散劑形成的基礎(chǔ)漆在造粒期間，粒子的穩(wěn)定性不足，攪拌剪切期間也缺乏韌性，因此更容易出現(xiàn)混溶的情況。銨鹽分散劑在粒子的滲色等方面的效果明顯優(yōu)于鈉鹽分散劑，但在耐水性方面，由于品牌型號、生產(chǎn)商等存在差異，同時衡量黏度、耐水性等方面的影響，因此實際生產(chǎn)中通常選擇聚丙烯酸銨鹽作為分散劑類型[5]。

1.2.2 防腐劑的影響

防腐劑的類型對巖彩涂料的穩(wěn)定性特征也會形成直接的影響。主要原因為在制備期間，涂料中會產(chǎn)生較多適合微生物生存的元素，如乳液、纖維素、保護(hù)膠等。尤其夏季的氣溫較高，這更能夠為微生物提供生存的環(huán)境。微生物會對產(chǎn)品的性能產(chǎn)生重要的影響，如產(chǎn)品發(fā)黑發(fā)臭、黏度持續(xù)降低、乳液破乳等，最終影響產(chǎn)品的質(zhì)量。經(jīng)過大量實踐驗證，BIT&MIT 復(fù)配型防腐劑在巖彩涂料配方中添加量達(dá)到3‰，整個體系對腐菌、霉菌等細(xì)菌和真菌具有光譜和長效的殺死作用，不僅成本適宜，也可以延長產(chǎn)品的儲存時間?？梢姡茖W(xué)選擇防腐劑的品種，便可提前避免出現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量下降等問題，大幅提高產(chǎn)品的合格率和儲存穩(wěn)定性。

1.2.3 增稠劑的影響

使用增稠劑可在一定程度上提高巖彩涂料的粘度。在具體應(yīng)用期間，不容易出現(xiàn)流掛的情況。同時產(chǎn)品在儲存期間，也不會出現(xiàn)分層類開罐效果差的情況。此外還需全面考慮不同的性能特征，尤其是光澤等因素?？梢?，選擇增稠劑的時候，需依據(jù)產(chǎn)品的具體特征選擇適合的增稠劑類型，并將不破壞彩點的穩(wěn)定性作為基礎(chǔ)，保證應(yīng)用增稠劑后能夠明顯提高涂料的儲存穩(wěn)定性能和開罐效果，具體參數(shù)可見表2。

表2 增稠劑對產(chǎn)品穩(wěn)定性的影響

從上表可知，1#、3#增稠劑經(jīng)過30 d 后的粘度變化并不明顯，而2#、4#的粘度提高幅度較大，在85 ～90 KU 后的增稠效果較為明顯。此時粘度并不適合用于施工，在壓力較小的情況下，色點的平鋪效果也不夠理想，如果壓力過大，色點也會由于受到破壞形成炸裂的情況。1#增稠劑雖然并未出現(xiàn)后增稠的情況，但在保存期間也會出現(xiàn)分層的情況，且浸水后泛白，因此經(jīng)過綜合評估，3#增稠劑的性能較為理想，可以滿足使用需求。

2.3 水性色漿對巖彩涂料穩(wěn)定性的影響

在巖彩涂料的基礎(chǔ)漆調(diào)色環(huán)節(jié)，水性色漿也是較為關(guān)鍵的原料之一。但在生產(chǎn)該類水性色漿期間，需使用較多的潤濕分散劑，而不同類型的分散劑也會對巖彩涂料在后續(xù)存儲方面的穩(wěn)定性產(chǎn)生直接的影響，導(dǎo)致滲色等情況發(fā)生?？梢娍茖W(xué)選擇水性色漿較為關(guān)鍵。水性色漿主要可分為有機和無機色漿兩種類型。其中無機色漿在耐光性和耐候性方面的優(yōu)勢較為明顯，且粒徑與有機色漿相比也更大。較大粒徑難以穿過柔性膜，在抗?jié)B色方面的能力也較強。如炭黑和鐵黑色漿，具體見圖1?？梢姡陂_展水包水基礎(chǔ)漆的調(diào)色時，需傾向于選擇無機色漿，這樣便可有效避免出現(xiàn)滲色、后增稠等方面的問題。但無機色漿的類型不同，在具體使用中出現(xiàn)的滲色情況也存在差異，一般可使用5%的色漿添加量來完成基礎(chǔ)漆的調(diào)色工作，其結(jié)果具體見圖2。

由圖1 和圖2 可知，應(yīng)用炭黑色漿完成調(diào)色的基礎(chǔ)漆，造粒后介質(zhì)的吸光度較高，且滲色情況較為明顯。而使用鐵黑色漿完成調(diào)色的基礎(chǔ)漆，其分散介質(zhì)的吸光度較低，在抗?jié)B色性能方面也更為理想。主要原因在于炭黑色漿的粒徑明顯小于鐵黑色漿，在造粒時穿透柔性膜的可能性更高，這便導(dǎo)致基礎(chǔ)漆會出現(xiàn)滲色的情況。從圖2 也可以看出，5%色漿添加到基礎(chǔ)漆完成造粒之后，其滲色的效果也存在明顯差異。主要由于色漿和基礎(chǔ)漆在相容性等方面匹配度不足，這便導(dǎo)致滲色的情況較為明顯。此外由于在制作色漿期間，使用不同類型的潤濕分散劑也會對涂料后續(xù)存儲的穩(wěn)定性等方面造成影響，出現(xiàn)后增稠等方面的問題。

2.4 造粒工藝對巖彩涂料色彩穩(wěn)定性控制的影響

巖彩涂料的生產(chǎn)流程如圖3所示，分為基礎(chǔ)漆生產(chǎn)制作，保護(hù)膠生產(chǎn)制作、混合乳液生產(chǎn)制作、基礎(chǔ)漆調(diào)色、造粒、混合包裝，其中造粒環(huán)節(jié)是整個生產(chǎn)工藝中最為關(guān)鍵的工序，造粒會對巖彩涂料的色彩仿真度產(chǎn)生直接影響。由于該工序的特殊性，往往造粒完成后不具備可逆性，一旦一次造粒失敗，將會造成大量物料的報廢，既浪費了人力物力，也會造成大量的危廢產(chǎn)生，因此對于造粒環(huán)節(jié)加以必要的過程控制是保證產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率的重要手段。

一般巖彩涂料產(chǎn)品的配方設(shè)計僅基于較常規(guī)的石材色彩紋理，但實際應(yīng)用中用戶或者甲方對色彩的多樣化要求較高，在打樣時會要求不同的色點形態(tài)、色點飽滿度、色點的直徑，甚至?xí)霈F(xiàn)非標(biāo)工藝制作的樣板才會被客戶和甲方認(rèn)可，這些都會給大生產(chǎn)帶來一定的操作難度。從圖4 中我們可以發(fā)現(xiàn)，同樣顏色的基礎(chǔ)漆在造粒過程中，左側(cè)樣板中白色點、淺灰色點剪切直徑較大，而右側(cè)同樣顏色色點剪切直徑較小，經(jīng)過目視對比可發(fā)現(xiàn)，左側(cè)樣板整體顏色偏亮色點清晰，右側(cè)則偏暗色點不夠清晰。如果對于直徑的控制不夠穩(wěn)定，噴涂的樣板顏色就會有明顯的視覺差異。巖彩涂料生產(chǎn)工藝技術(shù)人員必須具有能夠把控這些細(xì)節(jié)要求的能力，并給到生產(chǎn)操作人員相應(yīng)的作業(yè)指引，并嚴(yán)格執(zhí)行下去，才能夠達(dá)到最大限度地滿足客戶對色彩的要求，也才能在激烈的市場競爭中分得一塊蛋糕。

在巖彩產(chǎn)品的生產(chǎn)前，工藝技術(shù)人員首先需要觀察樣板色點的顏色個數(shù)，根據(jù)色點顏色個數(shù)來進(jìn)行相應(yīng)的基礎(chǔ)漆調(diào)色；其次是觀察樣板上色點的粒徑分布，根據(jù)不同的粒徑設(shè)定不同的剪切轉(zhuǎn)速或壓濾篩網(wǎng)；最后是觀察樣板各色點的厚薄程度，針對不同厚度的色點加入不同的保護(hù)膠比例使之反應(yīng)，通常保護(hù)膠在基礎(chǔ)漆中占比越高，基礎(chǔ)漆就會和保護(hù)膠反應(yīng)結(jié)合得越牢固，強度會比較高，韌性也會比較好，造粒混合噴涂后，色點會更加飽滿。基于以上三點，還需要觀察各顏色色點的比例，只有各個顏色色點配比合適，才能夠?qū)崿F(xiàn)顏色與樣板的一致性，一旦不同顏色色點比例產(chǎn)生較大差異，噴涂后展現(xiàn)出來的視覺差異將會是完全不一樣的顏色。

3 結(jié)語

本文主要從巖彩涂料在當(dāng)前應(yīng)用期間出現(xiàn)的問題著手，重點分析了影響涂料穩(wěn)定性的各類因素，總結(jié)如下：

第一，乳液類型和保護(hù)膠的配伍性方面存在差異，便會對涂料的穩(wěn)定性造成直接的影響。不同的乳液類型與涂料色點的形態(tài)、穩(wěn)定性等方面相關(guān)，純丙乳液與保護(hù)膠的配伍性會較為理想。

第二，主要分析分散劑、防腐劑、增稠劑等對多彩漆穩(wěn)定性所形成的影響。在選擇分散劑時，需全面考慮其黏度、耐水性等因素，生產(chǎn)中所選擇的分散劑為聚丙烯酸銨鹽，其具有更好的體系穩(wěn)定性。在選擇防腐劑時，需注意保證其質(zhì)量達(dá)到要求，以此來優(yōu)化生產(chǎn)的效率，保證產(chǎn)品儲存期間質(zhì)量的穩(wěn)定性。多彩涂料一般選擇具有廣譜長效作用的BIT&MIT 復(fù)配型防腐劑。在選擇增稠劑期間，需保證涂料達(dá)到適合的粘度標(biāo)準(zhǔn)，此外還需保證儲存期間不會出現(xiàn)后增稠或分層的情況，不會對產(chǎn)品的性能造成負(fù)面影響。

第三，選擇水性色漿期間，需傾向于選擇水性色漿中穩(wěn)定性較強、粒徑較大的無機色漿，從而保證色漿不會穿透柔性膜，其抗?jié)B色性能會更為理想。

第四，巖彩涂料的色彩呈現(xiàn)主要是由色點的不同形態(tài)、直徑大小、比例、厚薄四大因素構(gòu)成的，在生產(chǎn)過程中務(wù)必根據(jù)不同的配方體系對這幾大要素加以控制，才能真正做到色彩的仿真度和產(chǎn)品色彩質(zhì)量的穩(wěn)定性。