水性高性能內(nèi)墻釉面涂料的研制

唐植賢 （浙江博星化工涂料有限公司，浙江臺(tái)州 317500）

0 引言

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的提高，人們對(duì)日常工作、生活的環(huán)境要求越來(lái)越高，健康、安全、功能化的內(nèi)墻涂飾材料也越來(lái)越受到消費(fèi)者的青睞。普通內(nèi)墻乳膠漆是人們常用的內(nèi)墻裝飾材料，受原材料及生產(chǎn)工藝水平的影響，其配方中含有一定量的揮發(fā)性有機(jī)化合物（VOC）、游離甲醛等有毒有害物質(zhì)，影響著周?chē)h(huán)境及人們的身體健康，此外，涂層的強(qiáng)度、耐久性、抗菌防霉性、抗劃傷性、抗污性、耐擦洗性及飾面效果等亦差強(qiáng)人意，對(duì)于一些像醫(yī)院、學(xué)校、政府辦公樓等對(duì)內(nèi)墻涂飾效果要求比較高的場(chǎng)所，普通乳膠漆很難滿(mǎn)足客戶(hù)的需求。

本研究以有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化水性羥基樹(shù)脂、親水改性聚異氰酸酯為主要成膜物質(zhì)，以金紅石型鈦白粉、惰性粉劑等為顏填料，輔以增硬耐磨劑、蠟乳液、增稠劑、消泡劑、助溶劑等材料制備了一款水性高性能內(nèi)墻釉面涂料，其由A、B兩組分組成，施工時(shí)A、B組分按規(guī)定的比例混合攪拌均勻，施涂后，常溫干燥即可。該內(nèi)墻釉面涂層鉛筆硬度可達(dá)3H，耐洗刷性可達(dá)25萬(wàn)次以上，抗污漬性I級(jí)，防霉性0級(jí)，抗菌性I級(jí)，該涂料使水性乳膠涂層實(shí)現(xiàn)了接近瓷磚的硬度、抗劃傷性、防水性、抗涂鴉性及防霉抗菌性能，可減少病毒或細(xì)菌在室內(nèi)的傳播，適用于醫(yī)院、學(xué)校、政府辦公樓等對(duì)內(nèi)墻涂飾效果要求比較高的場(chǎng)所的涂飾。

1 試驗(yàn)部分

1.1 原材料

有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化水性羥基樹(shù)脂（DMAE），美國(guó)陶氏；親水改性多異氰酸酯，科思創(chuàng)；TEGO270潤(rùn)濕劑，迪高；BYK024消泡劑、BYK190分散劑，畢克化學(xué)；WT105A聚氨酯增稠劑，海明斯化工；金紅石型鈦白粉，上海中庸化工；沉淀硫酸鋇，山東振華工業(yè)股份有限公司；AQUACER 537蠟乳液 ，上海凱茵化工；二丙二醇甲醚（DPM）、二丙二醇丁醚，和氏壁化工；成膜助劑（十二醇酯），伊士曼化學(xué)；BM-6防腐劑，上海鵬圖新材料有限公司；納米微乳防霉抗菌劑、增硬耐磨劑，路橋化工市場(chǎng)。

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；QHQ-A便攜式鉛筆法硬度計(jì)，天津森日達(dá)實(shí)驗(yàn)儀器有限公司；附著力測(cè)定儀，上海玖縱精密儀器有限公司；耐鹽霧試驗(yàn)機(jī)，眾志檢測(cè)儀器（東莞）有限公司；冷軋鋼板，溫嶺五金市場(chǎng)；光澤計(jì)，廣州標(biāo)格達(dá)；漆膜沖擊試驗(yàn)儀，蘇州謙通儀器設(shè)備有限公司；JTX-建筑涂料耐洗刷儀，上?，F(xiàn)代環(huán)境工程技術(shù)有限公司。

1.3 水性高性能內(nèi)墻釉面涂料的制備

表1 水性高性能內(nèi)墻釉面涂料的基本配方Table 1 Basic formula of waterborne glaze paint with high performance for interior wall

A組分的制備：將自來(lái)水、潤(rùn)濕劑、分散劑、防腐劑、消泡劑、金紅石型鈦白粉、沉淀硫酸鋇、增硬耐磨劑依次投入攪拌缸中，中速（600～800 r/min）攪拌均勻，然后砂磨至細(xì)度≤20 μm，細(xì)度合格后依次加入537蠟乳液、有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化水性羥基樹(shù)脂、DMAE、二丙二醇甲醚、二丙二醇丁醚、納米微乳抗菌劑，中速攪拌均勻后，加入WT105A增稠劑，調(diào)節(jié)黏度。測(cè)試合格后，過(guò)濾、包裝。

B組分的制備：將Bayhydur XP 2655 固化劑加入到丙二醇甲醚醋酸酯中，攪拌成均勻透明的液體即可包裝。

1.4 樣板的制備及性能測(cè)試

1.4.1 樣板的制備

制板時(shí)將A、B組分按比例混合均勻，靜置熟化5～10 min（該水性高性能內(nèi)墻釉面涂料的施工活化期為3 h），然后按照GB/T 1727—1992《漆膜一般制備法》制備涂膜，常溫靜置養(yǎng)護(hù)7 d。

1.4.2 性能測(cè)試

干燥時(shí)間：按GB/T 1728—1979（1989）《漆膜、膩?zhàn)幽じ稍飼r(shí)間測(cè)定法》進(jìn)行測(cè)試，其中表干時(shí)間按乙法測(cè)試，實(shí)干時(shí)間按甲法測(cè)試。

劃格試驗(yàn)：按GB/T 9286—1998《色漆和清漆 漆膜的劃格試驗(yàn)》的規(guī)定進(jìn)行測(cè)試。

就現(xiàn)有文獻(xiàn)來(lái)看，不僅黃庭堅(jiān)本人沒(méi)有整理過(guò)其詞作，而且其親友和后人也都沒(méi)有參與，外甥洪炎編《內(nèi)集》、表弟李彤編《外集》、從孫黃編《別集》都與詞無(wú)涉。因此，詞集的質(zhì)量無(wú)法與處于正統(tǒng)地位的黃庭堅(jiān)內(nèi)集、外集、別集相提并論，此為造成后世黃庭堅(jiān)詞集版本淆亂、所收作品數(shù)量不一的主要原因。

涂層耐溫變性：按JG/T 25—1999《建筑涂料涂層耐溫變性試驗(yàn)方法》的規(guī)定進(jìn)行測(cè)試。

耐水性：按GB/T 1733—1993《漆膜耐水性測(cè)定法》的規(guī)定進(jìn)行測(cè)試。

耐沖擊性：按GB/T 1732—1993《漆膜耐沖擊測(cè)定法》的規(guī)定進(jìn)行測(cè)試。

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

耐磨性：按GB/T 1768—2006《色漆和清漆 耐磨性的測(cè)定 旋轉(zhuǎn)橡膠砂輪法》的規(guī)定進(jìn)行測(cè)試。

鉛筆硬度：按GB/T 6739—2006《色漆和清漆 鉛筆法測(cè)定漆膜硬度》的規(guī)定進(jìn)行測(cè)試。

耐洗刷性：按GB/T 9755—2014《合成樹(shù)脂乳液外墻涂料》附錄C進(jìn)行測(cè)試。

耐污漬性、耐污漬持久性：按HG/T 4756—2014《內(nèi)墻耐污漬乳膠涂料》的規(guī)定進(jìn)行測(cè)試。

防霉性、抗菌性：按HG/T 3590—2007《抗菌涂料》的規(guī)定進(jìn)行測(cè)試。

抗劃傷性：用指甲劃，目測(cè)現(xiàn)象。

2 結(jié)果與討論

2.1 測(cè)試結(jié)果

涂膜性能測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 涂膜性能測(cè)試結(jié)果Table 2 Film performance test results

2.2 分析討論

2.2.1 有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化水性羥基樹(shù)脂與親水改性聚異氰酸酯固化劑的配比對(duì)涂膜性能的影響

Bayhydur XP 2655交聯(lián)劑是一種親水改性聚異氰酸酯固化劑，其添加量的多少直接影響到涂膜的交聯(lián)程度及各項(xiàng)性能，因此，親水改性聚異氰酸酯固化劑與有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化水性羥基樹(shù)脂的物質(zhì)的量之比[n（-NCO）∶n（-OH）] 的確定，對(duì)涂膜最終的性能至關(guān)重要，其結(jié)果如表3所示。從表3中可以看出，隨著n（-NCO）∶n（-OH）比值的增大，涂層的鉛筆硬度、抗劃傷性能、耐污漬性能升高；沖擊強(qiáng)度剛開(kāi)始隨之升高，當(dāng)n（-NCO）∶n（-OH）= 1.5∶1時(shí)達(dá)到最大值，然后又隨之下降；劃格試驗(yàn)在n（-NCO）∶n（-OH）=1.3∶1時(shí)達(dá)到最佳，隨后變差；防霉性和抗菌性基本無(wú)變化。這是因?yàn)楫?dāng)n（-NCO）∶n（-OH）的比值較低時(shí)，漆料中的-NCO官能團(tuán)不夠，不能完全與-OH交聯(lián)，涂層的交聯(lián)密度不夠，強(qiáng)度低，其鉛筆硬度、抗劃傷性、耐污漬性等性能不佳；-NCO官能團(tuán)的量越多，涂層交聯(lián)程度越高，涂層越致密，其鉛筆硬度、抗劃傷性、耐污漬性就越好，但當(dāng)-NCO官能團(tuán)的量大到一定值時(shí)，由于過(guò)度交聯(lián)，強(qiáng)度過(guò)高，漆膜變脆，沖擊強(qiáng)度和劃格試驗(yàn)結(jié)果反而變差。

表3 n（—NCO）/n（—OH）比值對(duì)涂層性能的影響Table 3 Effect of n（-NCO）/n（-OH）ratio on coating properties

2.2.2 納米微乳防霉抗菌劑用量對(duì)涂層防霉抗菌性能的影響

納米微乳防霉抗菌劑用量對(duì)涂層防霉抗菌性能的影響見(jiàn)表4。

表4 納米微乳防霉抗菌劑用量對(duì)涂層防霉抗菌性能的影響Table 4 Effect of the dosage of nano microemulsion antimildew and antibacterial agent on the ant mildew and antibacterial properties of the coating

從表4中可以看出，隨著防霉抗菌劑用量的增加，涂層的防霉抗菌性能變好，當(dāng)其添加量為配方總量的2.0 %（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）時(shí)，涂層的防霉性能為0級(jí)，抗細(xì)菌率≤99.9 %，考慮到經(jīng)濟(jì)因素，防霉抗菌劑的添加量在1.5 %～2.0 %為宜。

2.2.3 蠟乳液用量對(duì)涂層性能的影響

固定n（-NCO）∶n（-OH）=0.8，考察了蠟乳液用量對(duì)涂層性能的影響，結(jié)果見(jiàn)表5。

表5 蠟乳液用量對(duì)涂層性能的影響Table 5 Effect of wax emulsion content on coating performance

由表5可見(jiàn)，蠟乳液的加入改變了涂層的摩擦因數(shù)、降低了涂層的表面能，從而使其耐污漬性、抗劃傷性、鉛筆硬度等性能有所提高。

2.2.4 顏料體積濃度（PVC）對(duì)涂層性能的影響

固定n（—NCO）∶n（—OH）=1.3，以金紅石型鈦白粉、沉淀硫酸鋇、增硬耐磨劑為顏填料，考察了不同顏料體積濃度對(duì)涂層性能的影響，結(jié)果見(jiàn)表6。

表6 不同顏料體積濃度對(duì)涂層性能的影響Table 6 Effect of different pigment volume concentration on coating performance

從表6中可以看出，隨著顏料體積濃度的增加，涂層的光澤度下降，其鉛筆硬度、耐污漬性、抗劃傷性能也有不同程度的下降，這是因?yàn)殡S著顏料體積濃度的提高，涂層的致密性降低，粗糙度增加，摩擦因數(shù)增加，從而影響到涂層的硬度、耐污漬性和抗劃傷性等性能。

3 結(jié)語(yǔ)

（1） 以有機(jī)-無(wú)機(jī)水性羥基樹(shù)脂，親水改性聚異氰酸酯為基料，以金紅石型鈦白粉、沉淀硫酸鋇、增硬耐磨劑為顏填料，制備了一款硬度可達(dá)3H，耐污漬性好、抗菌防霉、抗劃傷性好的高裝飾性功能型水性?xún)?nèi)墻釉面涂料。

（2） 研究了-NCO/-OH物質(zhì)的量之比對(duì)涂層性能的影響，當(dāng)n（-NCO）∶n（-OH）=1.5∶1時(shí)，涂層的硬度、耐污漬性、抗劃傷性能最好。

（3） 隨著蠟乳液添加量的增加，顏料體積濃度的減少，涂層的綜合性能都有不同程度的提高。

（4） 隨著防霉抗菌劑用量的增加，涂層的防霉性、抗菌性提高，當(dāng)防霉抗菌劑的添加量為1.5 %～ 2.0 %（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）時(shí)效果較好。