水包水多彩涂料的研制

中国新型涂料网讯：

    多彩涂料是一种新型的装饰型涂料，与花岗岩大理石和真石漆相比，它具有逼真的仿真度、优异的性能、简单的施工工艺、相对低的成本、不污染环境等众多优点，能代替花岗岩等石材，减少对天然石材的开采，同时避免了因天然石材的脱落而带来的危险。多彩涂料可分为油包油、油包水、水包油、水包水4类。随着人们对水性化要求的提高，前3类基本淘汰，水包水多彩涂料成为研究的热点。水包水多彩涂料是由不相容的两相成分组成，其中一相分散介质为连续相，另一相为分散相，两种或两种以上不同颜色、大小及形状各异的着色粒子均匀地悬浮在含有稳定剂的分散介质中，组成的一种复合的悬浮分散体涂料。其成膜过程如图1所示。其中高黏度、高浓度的多彩组分相，能悬浮于低黏度和低浓度相中，涂覆后发生色散而获得多种颜色花纹效果，也可具有凹凸不平、立体感强、光泽优雅的浮雕状外观质感效果，见图2。“环保、高雅、节能”的水包水多彩涂料以其多功能、高装饰性受到市场偏爱，是一种极具潜力的新型环境友好型涂装材料。

    水包水多彩涂料的研制中，彩粒的稳定性(包括机械稳定性和贮存稳定性)是存在的主要问题之一。彩粒在贮存期间应不沉降、与水不溶合和互相不溶合，保持各自的独立性。另外，彩粒的大小也不容易控制。本文研制一种水包水多彩涂料，涂料彩粒的软硬度可随意调整，彩粒干燥后的流平性可随意调整，凹凸状花纹和平面状花纹可随意调整，产品稳定性达1～2 a。

1　试验部分
1.1 试验原料
       乳液M-06，乳液M-02，彩粒凝胶剂DC30，彩粒保护胶，高岭土，钛白粉R930，成膜助剂TE，多功能助剂AMP-95，消泡剂，杀菌剂，增稠剂，丙二醇，氨水，水。
1.2 试验配方
       多彩涂料的配方应使涂料能满足如下要求：稳定的贮存性，涂膜有良好的综合物理性能，原材料应尽可能易得，成本应尽可能低，配制工艺尽可能简单易行。
1.2.1 基础漆的制备
       先将水、高岭土、钛白粉R930、DC2、消泡剂依次加入，中速搅拌分散10 min直至完全分散。然后加入多功能助剂AMP-95，黏度变大，高速分散20 min；再依次加入杀菌剂、乳液M-02、成膜助剂TE、7%DC30、水后高速分散20 min。包装待用。基础漆的配方见表1。

1.2.2 基料的制备
       先将增稠剂和水预先混合均匀并用氨水调pH值至8～9。然后依次加入乳液M-06、成膜助剂TE、丙二醇、消泡剂搅拌均匀，最后加入杀菌剂分散20 min，包装待用。基料的配方见表2。

1.2.3 彩粒的制备
       将基础漆用色浆调成各色基础漆，加入7%DC30中后低速(转速从200 r/min逐渐提高到600 r/min)搅拌出大小合适的彩粒，若贮存需加适量0.15%焦磷酸钠增稠。彩粒的配方见表3。

1.2.4 多彩涂料的制备
       先将彩粒保护胶用水1∶1稀释，后加入彩粒中，搅匀后再加入基料，分散20 min。使得色漆分散开来，并被保护胶包裹、彼此分离，形成稳定的分散体后成品包装。多彩涂料的配方见表4。制备过程图见图3。

1.3 性能测试

       按HG/T 4343—2012《水性多彩建筑涂料》对水包水多彩涂料进行性能测试，结果见表5。

2 结果与讨论
2.1 成膜物质的影响
       成膜物质是构成涂料形成连续性立体网状结构涂膜的主要物质，是决定涂膜物化性能的关键材料。用于多彩涂料的成膜物质可以是苯丙、纯丙、硅丙、氟硅乳液等，由于大多数乳液中的官能团或乳化剂往往会被其他助剂吸附或发生反应，通常会破坏“卡屋”结构，出现散色、渗色；基础漆中乳液与保护胶发生反应，引起粒子逐渐膨胀，导致造粒批次不均一；连续相中，乳液与保护胶发生反应，形成涂料絮凝或后稠；乳液与保护胶体系兼容稳定性差，加剧涂膜遇水起泡、发白现象且难以恢复，因此，能否选择与保护胶兼容性较好的乳液，对水性多彩涂料的稳定性非常关键。多彩涂料体系中基础漆(分散相)的乳液与成品漆(连续相)的乳液，它们之间的配伍性也至关重要，如果选择不正确，体系会出现严重分层或后增稠，导致成品失败。试验选择弹性乳液M-02做基础漆的成膜物质，与成品涂料里的乳液M-06相匹配，生产出来的水性多彩涂料，造粒柔软硬度可随意调节，颗粒分散均匀，贮存稳定性好。
2.2 彩粒保护胶的影响
       彩粒保护胶的种类和凝胶溶液的浓度对多彩涂料的彩粒稳定性至关重要。同时保护胶的用量决定着彩粒干燥后的流平性。为了使一定形状与大小的彩粒在涂料体系中保持长期稳定，达到不粘连、不破碎、不混色，就必须选用与涂料体系相匹配的保护胶。本试验选用高纯度去离子化的硅酸盐类化合物作彩粒保护胶，它不溶解于水但可在水中水合膨胀形成无色透明液体，在水中加量为5%～8%时，可以在24 h内保持流动。在有少量电解质的条件下能迅速形成很强烈的触变性和增稠作用。
2.3 助剂的影响
       在涂料生产中助剂的用量一般不大，但能赋给涂料以特殊性能，正确地选择助剂，能提高生产效率和产品质量，使造粒完美、贮存稳定、便于施工，涂膜柔韧丰满，还可扩大产品用途、改善涂料的施工性能等。本试验主要选用以下几种：凝胶剂、分散剂、消泡剂、成膜助剂、增稠剂、杀菌剂、pH值调节剂等，这些助剂在水性多彩涂料体系中相容性好。
2.4　多彩涂料常见问题的分析
       多彩涂料体系复杂，正确的原材料的选择、合理的配比是制备好多彩涂料的关键，也是多彩涂料品质的保证。多彩涂料在制漆和贮存、运输和施工，以及涂装阶段常会出现一些问题，这些问题的出现与涂料的配方组分是密切相关的，见表6。

       多彩涂料制造涂装过程中，为了保证产品质量，需要注意以下问题：(1)制造过程中，搅拌速度的控制。(2)颜色的搭配。因为是靠调色组成的大理石相似色，所以要特别注意调色搭配。(3)喷枪很关键，喷枪口径的确定。(4)施工重复性好。至于和花岗岩大理石的仿真性，只是试验室样板做得好还不够，当大面积施工时要求颜色尽量从简。
3 结　语
       随着国内装饰涂料的大力发展，特别是对高档次、高装饰性和技术含量高的环境友好型装饰涂料需求将更为迫切。水包水多彩涂料可以根据不同材质表面，以及依照客户的需求，提供花纹大小不一、色彩缤纷的花式理石仿真图案，可广泛应用于酒店、办公楼、住宅、学校、医院的外墙，也可用于金属、木器表面，还能应用于陶瓷、灯具、家具、雕塑、手工艺品等表面，达到装饰后表面不仅具有活泼大方之动感，更具典雅庄重之质感。水包水多彩涂料以其优异的涂料配套性能及性价比，是一种新颖的、具有潜力、符合涂料未来发展方向的环保型涂料，市场应用前景广阔。