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成膜助剂种类


成膜助剂种类 性能及应用
第三章成膜助剂性能比较及使用 在设计涂料配方时, 很重要的一点是考虑到成膜助剂的活性及其在乳液中的 分层现象。溶解度参数影响成膜助剂的活性,因为水性乳液是两相体系,主要是 水相和聚合物相, 成膜助剂在这两相的浓度主要取决于聚合物和溶剂的亲水和亲 油的平衡。 成膜助剂在两相的分配方式是成膜助剂活性的主要因素,亲油性的成 膜助剂主要分数在亲油性的聚合物中,只有少量存在于水中;亲水性的成膜助剂 主要分数在水相中, 只有少量存在于聚合物中。成膜助剂紧密地参与到成膜过程 中,因此其对漆膜的光泽、耐擦洗性、腐蚀性、耐水性、及干燥时间都有影响。 3.1 成膜助剂与乳液的相容性 成膜助剂与乳液的相容试验结果表明:苯甲醇(BA)、乙二醇丁醚(EB)、 丙二醇苯醚(PPH)在苯丙乳液中相容性好,PPH 在纯丙乳液外的其他乳液中相 容性好,但这几种成膜助剂都要缓慢滴加,否则容易造成絮凝。对于纯丙乳液, 加入上述三种成膜助剂都会产生絮凝,易造成破乳。十二碳醇酯在任何一种乳液 中的相容性都很好,且添加方式简单,不易造成破乳,对乳液具有普遍性。 3.2 对乳液最低成膜温度的影响 乳胶的最低成膜温度是指乳胶形成不开裂、连续涂膜的最低温度。要达到最 低成膜温度 0℃时成膜助剂的用量越少越好。对于苯丙乳液,加入苯甲醇的量要 比其它成膜助剂少, 这可能是因为相似相容原理,苯甲醇能最大程度上软化苯丙 乳液粒子,使之以较少的用量就使乳液的最低成膜温度降至 0℃.但是苯甲醇的 毒性较大,对其它类型的乳液相容性也较差,必须与醇类溶剂配合使用。乙二醇 丁醚可溶于水,加到乳液中后不易与乳胶粒子接触,所以其用量相应要多些,由 于其挥发速度与水相当,甚至更快,所以对成膜不利,进而影响涂膜性能。PPH 对苯丙乳液的效果好些,但由于其在水中的溶解度略大,不易与乳液粒子接触, 效果不理想。因此,对于 PPH 相容的乳液,与十二碳醇酯效果差不多,但对于纯 丙乳液或其它类型的乳液,十二碳醇酯在加入方式上比其它成膜助剂方便简易, 而且用量少。 3.3 十二碳醇酯用于乳胶漆中的特性 十二碳醇酯是乳胶类聚合物的强溶剂,并且水解稳定性非常好,因而其适用 范围广(可用于包括高 PH 值的纯丙、苯丙、醋丙、硅丙、及聚醋酸乙烯等多种 乳液当中)、聚结性能高,是一种非常理想的成膜助剂。

十二碳醇酯具有突出的溶剂作用,即具有极强的聚结能力。在较少的用量情 况下,能免十分有效地降低乳胶漆的最低成膜温度(MFFT),扩大使用高玻璃化 温度(Tg 值)类聚合物的乳胶漆在不同环境温度下的使用范围。 促进乳胶漆成膜 十二碳醇酯与其他成膜助剂相比, 水溶性小 (见表) 易于被乳胶粒子吸附, , 可直接接触于胶粒,更易于对胶粒的溶胀;其挥发速率低,成膜前保留在乳胶漆 涂层中,溶剂作用不会受水的挥发影响,成膜的连续性更好;而其又具有适宜的 挥发度, 在乳胶漆成膜后短的时间内完全挥发掉,不会影响乳胶漆配方所设计的 硬度及光泽。 表 1 几种成膜助剂特性的比较

成膜助剂 苯甲醇 乙二醇单丁醚 十二碳醇酯

水解稳 定性 差 好 好

水溶性(%) 挥发率(BAC=1) 凝固点(℃) 3.8 100 0.2 0.09 0.06 0.002 -15.3 -76 -50

优异的湿膜性能 用十二碳醇酯为成膜助剂的乳胶漆具有优异的湿膜性能, 其在垂直面上的抗 流挂特性和漆膜表面刷痕所需要的流平性之间达到一个恰当的平衡。

表 2 含十二碳醇酯胶乳的流平性能 胶乳 AIRFLEX500 AIRFLEX728 FLEXBOND325 刮板流平值:10—最好 最差 改善乳胶漆漆膜性能 由于十二碳醇酯的溶剂作用,乳胶粒子成膜时结合更加紧密、连续,形成平 滑、均匀的漆膜,从而使漆膜的耐擦洗性、展色性、光泽度以及耐候性等得到较 大的提高。 a、提高耐擦洗性能 加入少量的十二碳醇酯,耐擦洗性能显著提高。通过对 NBB-12 丙烯酸无光 乳胶漆 (PVC=66%) 中添加不同百分比的十二碳醇酯所得到耐擦洗数据 (按 GB9266 测定)可以证实。 刮板流平值 8 7 9 抗流挂指数 8 12 8 3—

1—最差抗流挂指数:12—最好

表 3 十二碳醇酯不同用量乳胶漆膜的耐擦洗性能 十二碳醇酯加入量(100 份乳胶漆中 耐擦洗性(次) 所占的百分比) 0 900 1 2100 2 2800 4 2800 b、光泽及展色性: 未加入成膜助剂的乳胶漆, 在低温下干燥时不易成膜或成膜不良,涂膜表面 粗糙、无光泽,甚至有龟裂,造成较强的光散射。而十二碳醇酯的助成膜作用及 改善乳胶漆中颜料均匀性和稳定性的作用可以解决这一问题, 能够在很大的温度 及湿度及温度范围内提高漆膜光泽度及色彩的均匀性。而且漆膜的手感性好. c、提高耐候性 加入十二碳醇酯后, 改善了树脂颗粒之间的聚结,从而降低了涂层对水蒸气 的透过性; 涂层干燥后收缩引起的基料树脂之间的应力松弛改善了涂层对底材的 附着性;胶粒更加紧密的结合,涂膜机械强度提高,从而使涂膜能够抗断裂和完 全剥离,较大提高耐候性。 制漆稳定性

a、制漆贮存稳定 由十二碳醇酯作为成膜助剂经验证对包括高 PH 值的丙烯酸乳胶漆在内,储 存没有什么不良影响。 表 4 不同用量十二碳醇酯对乳胶漆贮存稳定性 十二碳酸加入量 丙烯酸系乳胶漆粘度 (乳液固含量 Kreb wt%) 室温熟化 52℃老化 4 8 12 90 90 90 92 90 91 注:粘度 Kreb 为克雷布粘度单位 b、制漆冻融稳定 水溶性的成膜助剂如松油醇, 丙二醇醚类, 随用量增大而使乳液的粘度增大, 成膜助剂用量过高,则对乳胶漆的冻融稳定性不利。十二碳醇酯用量达 12%时, 也有可能产生胶冻现象,而在常规用量时,则仍具有良好的冻融稳定性。 表 5 不同用量十二碳醇酯对乳胶漆冻融稳定性 丙烯酸系乳胶漆粘 十二碳醇酯加入量 度 Kreb (乳液固含量 wt%) 冻融循 室温熟化 环后 94 132 4 8 12 90 90 87 胶冻 注:粘度 Kreb 为克雷布粘度单位 c、制漆 PH 稳定 成膜助剂的水解会影响乳胶漆的 PH 值。十二碳醇酯是一种水解性极为稳定 的成膜助剂,几乎不受乳胶漆中碱性的影响。 醋酸乙烯/丙烯酸乳胶漆粘度 Kreb 室温熟化 78 78 79 冻融循环后 81 81 胶冻 醋酸乙烯/丙烯酸系乳胶漆粘 度 Kreb 室温熟化 52℃老化 76 75 75 68 71 72

十二碳醇酯的使用方法

十二碳醇酯的加入量: 十二碳醇酯的用量根据乳液聚合物的玻璃化温度 (Tg 值)及要求对乳胶漆降至的最低成膜温度(MET)而决定。Tg 值高的乳液要达到 同样的 MET,添加量需要多一些。另外,在设计涂料配方时,要考虑内、外墙涂 料和具体施工的气候条件, 通常外墙涂料要比内墙涂料多加一些,冬天要比夏天 多加些。 十二碳醇酯的加入方法:十二碳醇酯可在乳胶漆生产的任意阶段直接加入, 对于某些体系,可以采用乳化法加入以便更好地混溶。加入方式为:将其先与表 面活性剂搅拌后加入乳液中即可。 十二碳醇酯如能分两次加入会充分发挥它的作 用,在研磨阶段加入 1/2 量,十二碳醇酯会有助于颜填料的润湿和分散,在调漆 阶段加入 1/2 量,十二碳醇酯会有助于抑制泡沫的产生。 丙二醇苯醚的使用方法 丙二醇苯醚的添加量取决于乳液聚合物的硬度,较硬的应比较软的用量大, 才能达到相同的成膜效果。一般情况下,纯丙乳液加入量为 3.5%~6%,醋丙 乳液添加量为 2.5%~4.5%,苯丙乳液一般为 2%~4%。丙二醇苯醚可在制 漆的任何阶段加入,如能分两次加入,更能充分发挥其作用。在研磨过程加入 1 /2,有助于颜料的润湿和分散,在调漆阶段加入 l/2,有助于抑制泡沫产生。 第四章成膜助剂十二碳醇酯的测定方法 本测定方法适用于生产的用于涂料生产中降低胶漆最低成膜温度的十二醇 酯.

项目 外观 含量,%, 酸值,mgKOH/g, ≤ 1.试验方法

指标 无色透明液体 98.5±1 0.5

4.1 外观的测定 用目测法测定 4.2 酸值的测定 按 GB/T12717 的规定进行. 4.3 十二碳醇酯含量的测定 4.3.1 方法提要 采用气相色谱法,用面积归一法定量. 4.3.2 试剂 ----------固定液:XE—60 ---------担体:ChromosorbW/AWDMCS(60 目~80 目). 4.3.3 仪器 4.3.3.1 气相色谱仪,具有氢火焰离子化检测器. 4.3.3.2 色谱数据处理工作站. 4.3.3.3 微量注射器:10u1. 4.3.4 色谱条件 ---------柱温:165℃. ------氮气流速:40mL/min. ------氢气流速:40mL/min. ------空气流速:40mL/min. ------进样量:0.4uL.

4.3.5 测定步骤 特色谱条件稳定后,色谱柱中注入 0.4uL 被测样品,用色谱数据处理机,按修 正面积归一化法进行定量计算. 4.3.6 计算 含量 X 按公式(1)计算:

式中:X-----试样中十二碳醇酯含量,%; A1-----试样中十二碳醇酯峰面积; F1-----试样中十二碳醇酯峰面积校正因子; Ai-----试样中各组分峰面积; Fi-----试样中各组分峰面积相应校正因子; 校正因子十二碳醇酯:1.000 异丁醇:0.600 异丁醛:0.600 二醇:0.800 双酯:1.15 4.3.7 允许差 平行测定结果的相对偏差应小于 0.5%,取算术平均值为测定结果. 5 检验规则

以每次检验的均匀产品为一批,从每批产品总桶数的 10%中取样,小批产品 取样不少于 5 桶,取样时用 mm,长约 1m 的清洁干燥一端带桶的玻璃管,保持管内 外液面相平的速度插到桶底,采取包括桶的上、中、下三部分样品,取样总量不少 于 250g.将采取的样品仔细混匀,分别装于两个清洁干燥的磨口瓶中,用石蜡密 封,瓶上粘巾标签,注明:生产厂名称、批号、取样


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