水性内墙低气味耐污涂料的制备及性能研究

2021-05-13陈均炽

新型建筑材料 2021年4期

陈均炽

（广东嘉宝莉科技材料有限公司，广东江门 529085）

0 引言

随着建筑涂料市场不断细分，建筑内墙功能型涂料逐渐受到青睐，如耐污涂料、防霉抗菌涂料、净味涂料等，耐污涂料主要应用于家庭客厅、儿童房、厨房或幼儿园，儿童接触较多或易污染的墙面。耐污涂料具有易洁净的特点，污染后的墙面用洗衣粉液或洗洁精可轻松擦掉滞留污渍，标准HG/T 4756—2014《内墙耐污渍乳胶涂料》规定了耐污涂料测试方法及测试污渍。涂料市场发展的趋势是把净味涂料与耐污涂料结合为一体。本文讨论了净味乳液、耐污乳液、净味成膜助剂的筛选、防冻剂及颜填料的筛选和复配，所研制的内墙耐污涂料具有耐污性能好、罐内和施工低气味、应用广泛等特点。

1 实验

1.1 原材料

表1 主要原材料及生产厂家

1.2 主要仪器设备

高速分散机，SFJ-400750W 搅拌砂磨分散机，上海现代仪器；斯托默粘度计，STM-Ⅳ，上海御盛托仪器有限公司；内墙耐污测试仪，BGD527，广州标格达；反射率测定仪，BGD580，广州标格达；铅笔硬度计，biuged，广州标格达；高低温交变湿热试验箱，BGD 897/100B，广州标格达。

1.3 测试方法

产品性能依据HG/T 4756—2014《内墙耐污渍乳胶涂料》进行测试；

罐内气味：打开涂料1 kg 桶盖后，闻罐内气味；

表干气味：涂料刮100 μm 厚的湿膜，表干后开始闻气味；

实干气味：涂料刮100 μm 厚的湿膜，实干后开始闻气味；

辊涂消泡时间：涂料兑水30%后，在腻子墙面用辊涂测试消泡性，测试完全消泡时间。

1.4 实验配方（见表2）

表2 水性建筑内墙耐污涂料的基础配方

1.5 生产工艺

（1）在罐内加入水、分散剂、消泡剂、乙二醇、EF60 后启动分散机，在低速500～700 r/min 搅拌下，加入纤维素润湿后，再加10%NaOH，待纤维素增稠后，进入下一阶段。（2）加入钛白粉、重钙，调节分散机转速至2000～2500 r/min，高速分散15～20 min，至粒径≤50 μm；降低转速至1500～2000 r/min，依次加入水、防腐剂、乳液、流平剂、消泡剂、成膜助剂，中速分散10～15 min，至粒径≤50 μm，用100 目滤布过滤后出料。

2 结果与讨论

2.1 低气味乳液的选择

目前，应用于建筑内外墙涂料的乳液均有不同程度的气味，气味主要来自残余单体，制备净味耐污涂料需要选择净味乳液。采用6种不同苯丙乳液，其他材料不变，按表2 配方制备6种内墙涂料，测试所制备涂料的气味，结果如表3所示。

表3 不同苯丙乳液对涂料气味的影响

由表3 可以看出：不同苯丙乳液所制备涂料的气味差异较大，苯丙乳液1、5、6 的乳液气味、罐内气味、表干气味及实干气味均较小；苯丙乳液2 的罐内气味、表干气味及实干气味均最大。乳液气味小，则所制备的涂料罐内气味、表干与实干气味均小，乳液气味小是由于乳液中残余单体量少。用乳液制备涂料后测试的罐内气味，主要由乳液气味、粉料气味、助剂气味组成，相同条件下，乳液气味越大，则涂料气味越大。涂膜表干时的气味为大量水挥发及助剂挥发，涂膜实干时气味为成膜助剂、少量水及其他高沸点溶剂挥发的气味，乳液自身气味影响涂膜表干气味和实干气味。

2.2 耐污乳液的选择

采用6种不同苯丙乳液，其他材料不变，按表2 配方制备6种内墙涂料，测试涂膜的耐污渍性能，结果如表4所示。

表4 不同苯丙乳液对涂膜耐污性能的影响

由表4 可以看出，耐污渍性及耐污渍持久性同时满足标准的是苯丙乳液1、2，耐污渍性主要测试污渍有醋、红茶、蓝黑墨水、水溶黑色素溶液、醇溶黑色素溶液、凡士林炭黑，其中包含水溶污渍、醇溶污渍及油脂类污渍，测试中发现醇溶黑、蓝黑墨水属于易污染、难去除的污渍种类，涂膜用2%洗衣粉液清洗后，醋、茶、水溶黑、凡士林炭黑残留较少，醇溶黑中有大量酒精，酒精为小分子溶剂，其溶解进入涂膜，同时将黑色素渗透至涂膜内部，污渍易渗透难去除[1]。考虑到乳液低气味及耐污性能，确定选用苯丙乳液1 制备低气味耐污涂料。

2.3 成膜助剂的选择

成膜助剂的气味影响涂料罐内气味、表干气味及实干气味，选择低气味的成膜助剂是制备低气味耐污涂料的关键，其他材料不变，按表2 配方制备4种内墙涂料，测试不同成膜助剂对涂料气味及涂膜性能的影响，结果如表5所示。

表5 不同成膜助剂对涂料气味及涂膜性能的影响

从表5 可见，不同成膜助剂对涂料整体应用气味影响不同，4种成膜助剂的气味影响大小排序为：醇酯十二＞OE300＞290plus＞OE400。醇酯十二的气味实干时最大，同时其表干气味和罐内气味也相对最大，醇酯十二在市场上应用最广泛，目前的成膜助剂主要是醇酯十二的净味替代品。OE400 的气味最小，基本无味，因为其沸点最高，为310～374 ℃，挥发速率极低，而低挥发速率易引起涂膜发黏，同时耐洗刷性降低[2]。290plus 的罐内气味、表干以及实干气味均较低，涂膜轻黏不影响使用，因此最终确定选用低气味成膜助剂290plus。

2.4 颜填料的选择

高乳液含量涂料配方的PVC 较低，高钛白粉用量下，涂膜的对比率仍比较低。本实验苯丙乳液1 用量为33%，按表2配方，助剂保持不变，改变颜填料组成，调整涂膜对比率，试验结果如表6所示。

表6 颜填料对涂料遮盖力的影响

高乳液含量涂料为低PVC 体系。由表6 可以看出，不透明聚合物在低PVC 体系中可节约钛白粉用量，增大涂料遮盖力。在未添加不透明聚合物时，钛白粉用量从20%增加到24%时，涂膜遮盖力最高为0.940；添加不透明聚合物后，遮盖力明显增大。本实验粉料选择为颜料钛白粉23%、填料重钙20%及不透明聚合物5%，涂膜对比率为0.960，符合GB/T 9756—2014《合成树脂乳液外墙涂料》中对优等品（≥0.95）的指标要求，同时符合HG/T 4756—2014 规定的遮盖力≥0.93的要求。

2.5 冻融稳定剂的选择

本实验制备的高档耐污内墙涂料的主要功能包括耐污性、低气味，同时低VOC。配方中VOC 的主要来源为助溶剂，为降低VOC 含量，试验通过减少乙二醇用量，添加不含VOC的冻融稳定剂来降低体系的VOC，试验结果如表7所示。

表7 冻融稳定剂用量对耐污涂料冻融稳定性的影响

由表7 可见，乙二醇搭配EF-60 使用可降低涂料的VOC含量，提高冻融稳定性，当乙二醇用量为0.70%、EF-60 用量为0.20%时，涂料可通过-7 ℃冻融循环试验（3 次）。同时，随着EF-60 用量的增加，耐污涂料的消泡时间延长，辊涂起泡增加。EF-60 为不含APEO、VOC 的润湿剂，添加量增加会引起涂料辊涂过程中起泡量的增加，泡膜增厚，消泡困难。因此，本实验选择乙二醇用量0.70%、EF-60 用量0.25%，可确保配方体系通过-7 ℃冻融稳定性。