過氧乙酸成分分析-廣東省有色金屬檢測中心

相關(guān)資訊:水性叔氟丙烯酸酯涂料的制備與性能研究

    丙烯酸酯類涂料以成膜性好，保色性佳，耐酸堿性，耐水性，耐擦洗性好等優(yōu)點(diǎn)被應(yīng)用于建筑涂料中。但也存在成膜溫度高，涂層強(qiáng)度低等缺點(diǎn)。氟聚合物具有特殊的表面能，用氟碳單體改性的丙烯酸酯涂料性能更加優(yōu)異，叔碳單體具有良好的屏蔽性能和成膜性能，用氟碳和叔碳共同改性的丙烯酸酯涂料具有良好的耐候性、耐久性、耐粘污性、耐化學(xué)品性、耐酸堿性、耐水性、耐磨性及防腐蝕性等性能。顏填料可以提供涂料所需要的裝飾色彩，遮蓋被涂底層，改善漆膜的性能，提高漆膜的機(jī)械強(qiáng)度和防腐性能，減少漆膜的透氣性和透水性。涂料助劑主要包括潤濕分散劑、pH調(diào)節(jié)劑、防凍劑、成膜助劑、流平劑、增稠劑等。這些助劑共同作用可以改善成膜性能并賦予涂料良好的穩(wěn)定性。本文以自制的叔氟丙烯酸酯乳液為成膜物質(zhì)，研究水性叔氟丙烯酸酯涂料的制備方法，討論分散潤濕劑、增稠劑、pH調(diào)節(jié)劑、顏基比、固體份含量、乳液種類等對(duì)涂料性能的影響。并對(duì)涂料的穩(wěn)定性、漆膜抗沖擊性、光澤度、接觸角、吸水率等一系列性能進(jìn)行表征。

    1  試驗(yàn)部分

 

    1.1  試驗(yàn)原料

 

    乳液：自制；潤濕劑：工業(yè)級(jí)，山東瑞泰化工集團(tuán)有限公司；聚羧酸鈉鹽分散劑、聚丙烯酸類顏料分散劑、疏水改性堿溶脹型增稠劑、聚氨酯流變改性劑：工業(yè)級(jí)，大連金鼎祥化學(xué)有限公司；羥乙基纖維素、消泡劑、乙二醇、金紅石型鈦白粉、重質(zhì)碳酸鈣、滑石粉：工業(yè)級(jí)。

    1.2  涂料制備方法

 

    涂料的制備工藝分為研磨、高速分散和調(diào)漆。

    1）研磨

 

    按配方標(biāo)準(zhǔn)稱取適量的潤濕劑、分散劑、防凍劑等助劑分散于水中，加入顏填料，消泡劑，充分?jǐn)嚢杈鶆颍缓笤?00 r/min的條件下研磨半小時(shí)，制成漿料。

    2）分散

 

    移至高速分散機(jī)，在800 r/min的轉(zhuǎn)速下加入乳液、成膜助劑，高速分散10min，加入適量的增稠劑的水溶液高速分散10min，使顏填料粒子在高速攪拌機(jī)高剪切速率作用下被分散成原級(jí)粒子并且在分散助劑的作用下得到分散穩(wěn)定狀態(tài)。

    3）調(diào)漆

 

    調(diào)節(jié)pH至適中，低速攪拌10 min至分散均勻，攪拌過程中滴加適量消泡劑，氣泡，過濾、出料，得到涂料。

    1.3  涂料性能的測試

 

    將制備好的涂料分散液倒入10ml量筒內(nèi)，靜置3h，測量沉降高度 ，測定涂料的沉降體積；用靜滴法在接觸角測定儀（JY-82）上測定涂料表面對(duì)水和乙二醇的接觸角；根據(jù)公式X＝（m1－m0）/m0×100﹪測定涂料的吸水率，式中，X—吸水率；m1—浸泡后涂膜的質(zhì)量/g；m0—浸泡前涂膜的質(zhì)量/g；在掃描電子顯微鏡（S4300）上觀察涂料的形貌；根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)測定涂料的其他性能：固含量，GB/T6751-1986；常溫穩(wěn)定性，高溫穩(wěn)定性，低溫穩(wěn)定性，GB/6753.3—86；施工性，GB/T9755-2001；耐水性，GB/T1733-1993；耐堿性，GB/T9265；耐有機(jī)溶劑性，GB/T9274-88；光澤度，GB/T 9754-1988；鉛筆硬度，GB/T6739；柔韌性，GB/T6742；附著力，GB/T9286-1998；漆膜抗沖擊性，GB/T1732-1993；干燥時(shí)間，GB/T1728-1979（1989）。

    2  結(jié)果與討論

 

    2.1  成膜物質(zhì)對(duì)涂料性能的影響

 

    基料是涂料不可缺少的組分，對(duì)涂料的性能起決定作用。由表1可以看出，從純丙涂料、氟碳丙烯酸酯涂料到叔氟丙烯酸酯涂料，它們的耐水性、耐堿性、耐有機(jī)溶劑性等性能依次明顯提高，接觸角和吸水率也有明顯的改善，表明涂料的耐候性、耐粘污性得到改善。這是由于在涂料配方相同時(shí)，涂料的性能與基料的性能成正相關(guān)。在純丙乳液中引入氟碳單體后，乳液性能有所提高，從而涂料的耐水性等性能也得到良好的改善；繼續(xù)引入叔碳單體，使涂料的性能進(jìn)一步提高，說明用氟碳單體和叔碳單體共同改性的乳液做為成膜物質(zhì)制備的涂料性能。

 

    2.2  潤濕分散劑的用量對(duì)涂料性能的影響

 

    潤濕分散劑在涂料體系中經(jīng)電離逐漸吸附在固體粒子的表面，使其產(chǎn)生雙電層結(jié)構(gòu)，得到一定的電位（ζ電位）。潤濕分散劑用量不足時(shí)，不能充分潤濕顆粒表面，使固體顆粒分散不完全，體系黏度大，并具有一定的觸變性，沉降體積大、速度快，分散效果不好；隨著潤濕分散劑的增加，電離的離子增多，吸附逐漸穩(wěn)定，ζ電位逐漸升高，顆粒表面形成的雙電層產(chǎn)生的斥力增大，電荷斥力和空間位阻的共同作用減緩了固體顆粒之間的碰撞，從而使顆粒更容易被分散開，體系黏度減小，沉降體積減小、速度減慢；當(dāng)潤濕分散劑的濃度達(dá)到值時(shí)，分散穩(wěn)定程度，潤濕性，體系類似于牛頓流體，并可達(dá)到短期穩(wěn)定狀態(tài)；繼續(xù)增加潤濕分散劑，會(huì)因過飽和吸附使固體表面的親水性反而下降，不利于潤濕和分散，甚至?xí)蜿栯x子的濃度升高使雙電層的電位下降，造成粒子的團(tuán)聚。如表2所列，潤濕分散劑的用量為0.8%。

 

    顏填料的分散程度還可以通過涂膜的光澤度來表征，顏填料分散得好，漆膜表面的粗糙度低，光的漫反射低，光澤度高，否則，光澤度低。由圖1可看出，當(dāng)潤濕分散劑用量達(dá)到0.8%時(shí)，光澤度，達(dá)到14.31，繼續(xù)增加潤濕分散劑的用量，對(duì)光澤度影響不大。說明在分散劑用量為0.8%時(shí)，顏填料已經(jīng)達(dá)到了很好的分散效果。

 

    2.3  pH對(duì)涂料性能的影響

 

    pH對(duì)分散劑的分子形態(tài)和解離度有影響。如表3所示，當(dāng)pH較低時(shí)，潤濕分散劑幾乎不離解，此時(shí)潤濕分散劑以卷曲纏繞的方式存在于固液界面上，吸附層很薄，幾乎無位阻作用，因而懸浮液黏度和沉降體積較大；隨pH的增加，潤濕分散劑的離解度增加，鏈節(jié)間的靜電斥力使其逐漸伸展開來，可以在較遠(yuǎn)范圍內(nèi)提供靜電位阻作用，因而懸浮液具有較小的黏度和沉降體積，當(dāng)pH增加到8時(shí)，分散效果較為明顯；同時(shí)，從圖2中光澤度的變化也可以看出當(dāng)pH為8時(shí)，分散效果較好。

 

    2.4  增稠劑的種類對(duì)涂料性能的影響

 

    纖維素醚類增稠劑（HEC）和丙烯酸堿溶脹型增稠劑（HASE）主要通過分子間的氫鍵及鏈纏繞對(duì)水相增稠。聚氨酯締合型增稠劑（HEUR）則既對(duì)水相增稠，又締合乳膠粒子和顏料粒子，形成立體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。但由于締合型增稠劑分子量低，水合后的有效體積增加少，在水相中的分子間纏繞有限，因而增稠倍數(shù)較低。如表4所示，將HASE（203）與HEUR（003）復(fù)配使用效果。增稠劑同時(shí)增稠水相并締合乳液粒子與顏填料粒子，能使體系達(dá)到長期的穩(wěn)定狀態(tài)，使體系達(dá)到中低剪切黏度，有利于流平并防止流掛。

 

    2.5  增稠劑的用量對(duì)涂料性能的影響

 

    由表5可以看出，增稠劑的用量直接影響涂料的穩(wěn)定性和涂膜性能。增稠劑用量少時(shí)，體系黏度低，有輕微流掛，穩(wěn)定性不理想，隨著增稠劑的增加，分子鏈間纏繞加強(qiáng)，形成穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，乳膠粒子進(jìn)一步膨脹，與顏填料顆粒緊密締合，體系黏度增大，常溫穩(wěn)定性及高溫穩(wěn)定性逐漸提高，當(dāng)增稠劑用量增加到體系的0.8%時(shí)，涂膜性能及涂料性能達(dá)到，繼續(xù)增加增稠劑用量，體系非常粘稠，導(dǎo)致體系內(nèi)部出現(xiàn)絮凝現(xiàn)象。

 

    2.6  顏基比對(duì)涂料性能的影響

 

    通過掃描電子顯微鏡照片（圖3）可以看出：顏基比較大時(shí)，基料不足以填充潤濕固體顆粒，從而導(dǎo)致固體顆粒緊密連接，分散不均勻，涂層的性能差（圖a）；當(dāng)顏基比小時(shí)，自由體積沒有得到完全填充，涂層均一干燥性變差，形成微量裂紋（圖c）；只有顏基比在顏料臨界體積濃度（CPVC）附近時(shí)才能使涂層均一，使漆膜性能良好（圖b）。本文采用顏基比法探討了乳液、顏填料的用量和配比的確定。

 

    顏基比對(duì)涂料的性能影響較大，由圖4可看出：隨著顏基比的增大接觸角先增大后減小，吸水率先減小，然后趨于穩(wěn)定，在顏基比為1:1與2:1之間接觸角變化不大，吸水率幾乎不變，說明顏填料與基料在此范圍內(nèi)時(shí)已達(dá)到CPVC值附近。因此，本文選擇顏基比1:1為配比對(duì)其他條件進(jìn)行討論。

 

    2.7  固體含量對(duì)涂料性能的影響

 

    由圖5可以看出，隨著固體分含量的增加，涂料黏度上升，接觸角先增大后減小；吸水率先下降后趨于不變。當(dāng)固體分含量低時(shí)，成膜過程中，隨著水分的揮發(fā)，可能會(huì)形成大量的微孔，導(dǎo)致接觸角小而吸水率大，隨著固體份含量的增加，因水分揮發(fā)而形成的微孔會(huì)大量減少，接觸角和吸水率都會(huì)有所提高，當(dāng)固體分含量增加到70%時(shí)，涂料性能達(dá)到，而繼續(xù)增加固體分含量時(shí)，由于涂膜性能的下降而導(dǎo)致涂層性能下降。

 

    2.8  涂料性能

 

    本試驗(yàn)對(duì)涂料的吸水率、耐水性、耐堿性和接觸角等性能進(jìn)行了測試，測試結(jié)果如表6所列。

 

    3  結(jié)語

 

    本文以叔氟丙烯酸酯乳液作為基料，添加各種助劑及顏填料制備水性涂料，并對(duì)其性能進(jìn)行了一系列的測試。結(jié)果表明：當(dāng)w（潤濕分散劑）=0.8%，pH=8，w（增稠劑）=0.8%，w（固體含量）=70%，顏基比為1:1，制備了性能優(yōu)異的氟碳涂料，其水接觸角為103.4°，吸水率為4.12%，耐水性、耐堿性、耐有機(jī)溶劑性均較好。

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