《新型低成本环保灰钙粉建筑内墙涂料乳胶漆的制备重点.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《新型低成本环保灰钙粉建筑内墙涂料乳胶漆的制备重点.pdf(6页珍藏版)》请在三一文库上搜索。
1、新型环保灰钙粉建筑内墙 涂料的制备 1 研究论文 材料科学与工程系建材之星团队王慧苹 范小芳 党延利 黄凯 2010-11-25 指导教师:刘少兵;13213616790 新型环保灰钙粉建筑内墙涂料的制备 王慧苹 范小芳 党延利 黄凯 指导教师 刘少兵 摘要:研制了新型灰钙粉建筑内墙涂料,介绍了制备原理和技术过程,研究了 VAE 乳液用量对涂料性能的影响,用自制的稳定解决了涂料的稳定性问题,并研 究稳定剂对涂料的影响,探讨了灰钙粉涂料提高耐擦洗性的原理。关键词:灰钙 粉,内墙涂料,稳定剂,合成树脂乳液 0 引言 近年来 ,建筑业作为国民经济新的增长点得到了突飞猛进的发展。随着幢幢商业高 楼的崛
2、起和民用住宅的大力兴建,建筑装饰装修材料迅猛发展。在内墙装饰材料中, 合成树脂乳液内墙涂料 (俗称内墙乳胶漆 ),以其美观、施工方便、易翻新等优势越 来越受到广大消费者的青睐。据统计,2009年我国建筑涂料达2307 万吨,比 2008年增长 186,而且最近几年我国建筑涂料以每年高达18%20%的速度 增长。 然而目前涂料生产成本高,能源消耗大,污染物排放量惊人。资料表明,全世界 每年向大气排放的2000万吨挥发性有机物(简称VOC)中约有 20%是涂料造 成。当前节约能源消耗,降低污染物排放不仅是我国的战略要求,也必将是世界 未来发展的趋势。国民经济和社会发展第十一个五年规划纲要提出了“
3、十一 五” 期间单位国内生产总值能耗降低20左右,主要污染物排放总量减少10的 约束性指标。因此,建筑涂料作为涂料最大的品种,其低成本、低VOC、环保化 对降低能源消耗、减少污染物排放有着重要的意义。 近年来,人们发现灰钙粉作为乳胶漆的活性填料能赋予乳胶漆高的耐擦洗性能、 环保性和低成本性。灰钙粉是以天然石灰石为原料经高温锻烧、破碎提纯而制成 的。它的主要成分是氧化钙(CaO)、氢氧化钙 Ca(OH)2和少量的碳酸钙 (CaCO3)。灰钙粉用作填料,其特点在于它的活性。它能够与空气中的二氧化碳 反应,生成碳酸钙,与成膜物一起形成了一个错综复杂的紧密网架防水层,并且 在涂膜水分干燥过程中,由于吸
4、收二氧化碳生成的碳酸钙使得涂层更加致密坚 硬。所以,灰钙粉建筑涂料的耐擦洗性能及其硬度较高。 目前制约灰钙粉建筑涂料规模化生产的主要问题在于,正是由于灰钙粉的高 活性使得涂料在贮存过程中会产生缓慢增稠和沉淀现象,从而影响了涂料的质 量。国内外的研究者为了提高灰钙粉涂料的贮存稳定性,采取对灰钙粉进行预处 理的方法。即用能够水解成阳性胶体的电解质溶液处理灰钙粉13。一方面这类 电解质溶液中阴离子与灰钙粉反应生成水不溶性物质;另一方面水解成的胶体吸附 层中的电位离子和反离子都能水化,从而在胶粒周围形成水化层,阻止了氢氧化 钙、碳酸钙等化合物的聚结,同时在一定程度上,形成了整个体系(灰钙粉与电解 质溶
5、液 )的动态稳定性。因而阻止了灰钙粉涂料的增稠和沉淀现象。这类处理剂主 要有明矾、食盐、硫酸铝或其他电解质类材料。这些方法都能使灰钙粉涂料的稳 定性有所提高,但都未能根本上解决稳定性问题。 本文基于传统采用无机电解质的方法难以解决灰钙粉涂料稳定性的问题,首次合 成有机高分子灰钙粉稳定剂解决涂料的储存稳定性问题。并根据不同的合成条件 合成出一系列不同分子量的稳定剂。此外,灰钙粉用作涂料的活性填料能显著提 高涂料的耐擦洗性能,对此许多文献要不避而不谈,要么语焉不详。本项目详细 研究涂料涂膜的成分和性能之间的关系,提出灰钙粉增强涂料性能的微观新机 制。基于灰钙粉低廉的价格,并能显著降低合成树脂乳液的
6、用量,其生产成本能 降低 5%10%左右。 1 原料 主要原料见表 1 名称 灰钙粉 轻 CaCO3 重 CaCO3 膨润土 钛白粉 VAE 乳液 流平剂 消泡剂 分散剂 润湿剂 增稠剂 代号 2020 NXE 5040 405 DR-72 规格 工业级 工业级 工业级 工业级 工业级 工业级 分析纯 分析纯 分析纯 分析纯 分析纯 2乳胶漆的制备 2.1实验仪器 表 2 实验主要仪器 名称 恒温磁力搅拌器 增力电动搅拌器 架盘药物天平 电子天平 搅拌机调速器 剪切乳化搅拌机 实验室砂磨机 电磁炉 2.3乳胶漆的制备工艺 先将自制稳定剂、增稠剂、湿润分散剂、乙二醇和约一半配方量的消泡剂加入自
7、来水中,再加入灰钙粉和填料,混合均匀 , 磨细制成浆料。将VAE 乳液加入磨细浆 料中混合均匀。视物料中气泡的多少酌量加入预留的消泡剂,慢速搅拌消泡 ,得到 配制好的灰钙粉内墙乳胶漆。 2.5乳胶漆涂料的性能检测 按照国家标准 GB/T 97562001检验。 3 试验结果及讨论 3.1VEA 乳液用量对涂料耐洗刷性的影响 保持涂料配方中各组分的用量(质量分数 )不变,而改变 VAE 乳液的用量 ,得到的涂 膜耐洗刷性试验结果如表所示。规格型号 78HW-1 型 DJ1C JP-1000 AB204-S JB 系列 JRJ-300-I QSM 产地 江苏省金坛市医疗仪器厂同上 常熟市双杰测试仪
8、器厂 同上 上海标本模型厂 上海标本模型厂天津伟达实验机厂 同上 图 1 VAE 乳液用量对耐擦洗性能影响 VAE 乳液能够明显提高耐洗刷性。随着VAE 乳液量的加大 ,涂膜耐洗刷性逐渐升 高。加入 4.5%时,可以满足一等品的 500次的要求 ;加入 5.5%时可以满足优等品 的1 000次的要求。 3.2灰钙粉用量对涂料对比率的影响 灰钙粉作为活性填料 ,除了能够赋予涂料耐水性和耐洗刷性外,与重质碳酸钙这类 惰性填料相比 ,还能够显著增大干涂膜的对比率(遮盖力 )。当保持涂料其他组分不 变时,灰钙粉用量不同时涂料的对比率如表所示。表中所设计的灰钙粉用量试验范 围是考虑到灰钙粉可能在涂料中的
9、用量范围这一实际情况出发而得。试验时,在灰 钙粉用量增大的同时减少等量重质碳酸钙的用量,以保持涂料中颜料、填料的总用 量为 50%(质量分数 )不变。从表中可以看出 ,当灰钙粉的用量从12%增加到 25%(即用 12%的灰钙粉代替等量的重质碳酸钙),可以使涂料的对比率从0.928提 高到 0.959。 图 2 灰钙粉用量对涂料对比率的影响 3.3自制稳定剂对涂料稳定性和耐擦洗性影响 目前制约灰钙粉建筑涂料规模化生产的主要问题在于,正是由于灰钙粉的高活性 使得涂料在贮存过程中会产生缓慢增稠和沉淀现象,从而影响了涂料的质量。我 们用自制稳定剂很好的解决了涂料的储存稳定性问题。稳定剂用量越多涂料稳定
10、 性越好。当稳定剂用量在0.95以上涂料具有较好的储存稳定性。 表 5 稳定剂用量对涂料稳定性的影响 稳定剂用量 /% 0.8 0.85 0.95 1.2 1.5 稳定性 差 差 好 好 好 但是,我们也发现稳定及的用量增加涂料的耐擦性能却降低。可能是由于稳定剂 的增加降低了涂料的成膜性能,导致耐擦洗性能降低。 图 3 稳定剂用量对涂料耐擦性能影响 3.4放置时间对耐擦洗性能的影响 灰钙粉是一种活性填料,灰钙粉中的Ca(OH)2能够与空气中的CO2反应,生成 CaCO3,CaCO3与涂料的成膜物质一起形成网络结构或称为紧密网架防水层。随 着时间的增加成膜物质越来越多,耐擦洗性能会越来越高,这是
11、和一般的乳胶漆 不同的地方,见下图。 图 4 放置时间对涂料耐擦洗性能的影响 3.5灰钙粉提高涂料性能的原理分析 乳胶漆中的灰钙粉有一部分被水溶解,并被进一步离解成Ca2+和 OH-。涂料施工 并干燥成膜后 ,有一部分 Ca2+处于成膜物质 (聚合物 )的结构网络中 ,Ca2+和空气中 的 CO2反应,生成 CaCO3的反应是在聚合物结构网络中“ 原位” 反应,成为聚合物网 络结构一部分 ,提高了聚合物网络的自身结构强度和对料、填料的粘结性能。有研 究认为 ,在聚合物改性水泥材料中 ,丙烯酸酯共聚乳液可与水泥水化生成C(OH)2 发 生化学反应 ,生成以离子键结合的大分子络交织结构。这种作用机理也会存在于含 VAE 液的灰钙粉类涂料中。在这样低的VAE 乳液用量下如果不加灰钙粉,涂料不 具有较好的耐洗刷性。 4.结论 研制的内墙乳胶漆具有很好的耐水性、耐洗刷性和非常低的成本,其技术性能符合 GB/T 97562001中规定的优等品的指标要求。此外,该类乳胶漆在涂料流平性和 涂膜手感 (类似于压光的仿瓷涂料 )方面优于普通丙烯酸酯类乳胶漆;该乳胶漆在降 低涂料的 VOC 含量、不使用防霉剂等方面也有很大的优势。
链接地址:https://www.31doc.com/p-4958363.html