水性干粉建筑涂料的原料组成和生产工艺

建筑涂料与涂装 Architectural Coatings And Application 水性干粉建筑涂料的原料组成和生产工艺 南京-徐江（13951773562） 摘要:研究了水性干粉建筑涂料的原料组成和生产工艺，通过对比试验了解 配方 学校职工宿舍分配方案某公司股权分配方案中药治疗痤疮学校教师宿舍分配方案医生绩效二次分配方案 中颜填料、可再分散 胶粉以及功能助剂等对涂料性能的影响，生产、使用工艺简单，可制备出遮盖力强、优异耐擦洗性和耐水性 等特点的产品。由于该产品完全采用水分散，具有便于运输、优异环保性和便于施工的特点。 关键词:干粉建筑涂料;配方 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 ;影响因素;性能;环保 中图分类号:TQ630.7+9 文献标识码:A 文章编号:1006-2556(2010)12-0044-05 Study on the New Dry Powder Architectural Coatings Sun Shunjie (Beijing Technology Center, Guangdong Longhu Sci. & Tech. Company Limited, Beijing 100076) Abstract:This paper mainly studies the materials and manufacturing technology of water-borne dry powder architectural coatings and studies the influence of pigments, re-dispersible binder powder and functional additives on coatings property. The manufacture and application technologies are simple. The product is of excellent covering power, scrubbing resistance and water resistance. Because the coatings are completely water-dispersible, the performances of convenient transportation, good environment adaptability and convenient application are all possessed. Keywords:dry powder architectural coatings, formula design, influencing factors, performance, environment protection 0 前 言 近年来，我国建筑涂料得到了迅速发展，产品研 发也朝着水性化、高固含量、低VOC等方向发展。作 为重要的水性涂料品种，乳胶漆由于使用方便、易于 调色、耐水性好等特点，在涂料市场上特别是家装市 场占有绝对份额。但由于其是水性分散体系，固含量 大多在45%～55%，其余均为水分和易挥发性物质， 对于包装和运输造成较大浪费。另外考虑到乳液成 膜、冬季防冻等因素，乳胶漆中一般会添加成膜助 剂、乙二醇、氨水等添加剂，成为其VOC的主要来源, 造成了环境污染。相对于乳胶漆，干粉建筑涂料具有 生产方便、零VOC、便于包装运输等优点，逐渐得到 了大家的重视。 在干粉建筑涂料领域，日本在这方面起步较早， 1980年就申请了相关专利。我国这方面的研究大约 开始于20世纪90年代，由于受当时原材料的限制，发 展较为缓慢，大多采用聚乙醇类产品作为主要成膜 物质，产品品种主要有仿瓷涂料、内墙腻子等，产品 普遍低档化，其耐水性、耐候性差，不能适应外墙装 饰的要求。最近几年来，由于可再分散胶粉和各种新 型建材添加剂的出现，干粉建筑涂料质量有了很大 发展，但还是存在气泡多、流平性差、分散困难以及 调色稳定性差等问题，施工时与乳胶漆相比，也存在 一定差距，因而研制一种施工方便、耐水性好、贮存 稳定、性能与乳胶漆接近的建筑用干粉涂料意义重 大。 1 水性干粉建筑涂料配方设计 同乳胶漆一样，干粉建筑涂料主要原材料有成 膜物质、颜填料和功能助剂等，其中成膜物质主要是 可再分散乳胶粉，它是高分子聚合物乳液经喷雾干 44 CHINA COATINGS 2010年第25卷第12期 Architectural Coatings And Application 建筑涂料与涂装 燥,以及后续处理而成的粉状热塑性树脂。 现在市场上常见的可再分散乳胶粉品种有:醋 酸乙烯酯与乙烯共聚胶粉（Vac/E）、乙烯与氯乙烯 料开放时间、改善施工性和防止涂膜初期开裂。 综合以上因素，基础配方设计如 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 1所示。 表1 外墙建筑干粉建筑涂料基础配方 及 月 桂 酸 三 元 共 聚 胶 粉（E/VC/VL）、醋 酸 乙 烯 酯 与乙烯及高级脂肪酸乙烯酯三元共聚胶粉（Vac/E/ VeoVa）。目前市场也出现了丙烯酸乳胶粉，其耐候 性、耐水性等性能有了很大提高。作为干粉建筑涂料 的主要成膜物质，乳胶粉应具有一定的白度，较好的 流动性，较好的黏结性能和良好的分散性，另外贮存 时应有较好的抗结块功能，避免与其他粉料受潮结 块。一般来讲，可再分散乳胶粉添加量越大，涂料耐 水性、耐擦洗性、耐候性等性能都会提高，但考虑成 本因素，添加量一般在10%～20%。 可用于涂料中的颜填料种类众多，不同的颜填 料对涂料的光泽、耐候性影响较大，其中白色颜料以 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 原材料 纤维素醚 分散剂 消泡剂 颜料 填料① 填料② 可再分散乳胶粉 木纤维 触变润滑剂 其他助剂 施工时的加水量 合计 w/g 2～5 3～10 3～5 150～200 100～150 100～150 100～200 3～10 适量 适量 350～450 1 000 钛白粉性能最为优异，具有遮盖力强、明度值高、易 于分散等优点。其他有色颜料比如氧化铁系列耐候 性能良好，吸油量较低，易于分散。应用于涂料的填 料，常见的种类有重钙、硅灰石粉、云母、滑石粉、高 岭土、白云石等。 干粉建筑涂料对助剂性能要求较高，首先要求 是粉体材料，另外要求添加剂易于分散，具有一定的 流动性。常见的助剂有分散剂、消泡剂、木质纤维、纤 维素醚、触变润滑剂等。另外为了提高产品性能，还 可以添加粉末有机硅疏水剂、抗菌剂等特殊添加剂， 改善涂料耐水性、抗菌性等。 分散剂也叫润湿分散剂，是干粉建筑涂料生产 过程中的关键原材料，分散剂本身应具有高效的分 散性及较好的流动性。分散的效率将直接影响涂料 的许多关键性能，如涂料的加水量、黏度和贮存稳定 性、施工性等。特别是有色体系中，分散剂的效率将 影响涂料的颜色展色性，均匀性以及是否浮色发花 等。分散剂种类繁多，按成分来分，主要有聚丙烯酸 盐类和聚磷酸盐类，但目前市场销售的产品绝大多 数为液体，粉体分散剂相对较少，且多为进口产品。 消泡剂也是比较关键的原材料，其类型和添加 量会影响涂膜外观。好的消泡剂具有较强的消泡能 力和持久效率。常见的消泡剂种类有有机改性聚硅 氧烷类、高级脂肪醇类、矿物油类等。 为了获得较好的施工性和贮存稳定性，需要添 加合适的增稠剂。常见的增稠剂有纤维素醚、膨润土 和触变润滑剂，可以使涂料在低剪切状态下有较高 的黏度，获得比较好的贮存稳定性，同时在正常施工 时减少滞刷感，减少飞溅。木纤维的加入，可延长涂 白色涂料配方中，颜料采用钛白粉。有色涂料 中，采用m(钛白粉)∶m(氧化铁红)=4∶1的比例。为 了获得较好的遮盖力和稳定性，填料采用两种不同 的粉料搭配。施工前，将部分的水加入到容器中，然 后慢慢加入粉体，搅拌速度控制在750 r/min（接近工 地现场电动搅拌机速率）,考虑施工实际情况，搅拌时 间控制在15 min，然后加入剩下的水调节至合适的 黏稠度。 2 试验部分 2.1 原材料及测试仪器 原材料:可再分散乳胶粉，5010N、5044N，硅烷憎 水干粉建筑Power A，德国Wacker;颜料:钛白粉R595,美 礼联;氧化铁红颜料4110,德国朗盛;消泡剂,AGITAN® P803,德 国MUNZING;六 偏 磷 酸 钠（NaPO3）6， 市 售 品;纤 维 素 醚，250HBR,美 国Aqulon;木 纤 维，BE 600/30U,德国JRS;触变润滑剂，OPTIBENT® 602,美国 ROCKWOOD;填料，国产。 试验测试仪器: C84-Ⅱ对比率仪、JTX-Ⅱ耐洗刷 仪、耐 沾 污 测 定 仪（上 海 现 代 仪 器 公 司），WGG60数 显光泽度仪;高速分散机;色差仪:美能达公司D2600 型;紫外灯箱，功率500 W，河南建材院。 2.2 涂料性能检测 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 耐水性:按照GB/T 1733-1993甲法规定进行。 耐碱性:按照GB/T 9265规定进行。 耐洗刷性:按照DIN 53778规定进行:测试前涂 料照射200 h QUV-B，并进行喷淋处理。 耐紫外光稳定性:将制备好的涂料样板养护7 d 后，放入紫外灯箱中照射100 h，冷却后取出观察表面 中国涂料 2010年第25卷第12期 45 建筑涂料与涂装 Architectural Coatings And Application 粉化状况。 黏度测试:采用NDJ-1旋转黏度计测试。 颜料种类 表2 颜料基本性能 密度/ 折射率 吸油量/(g/100 g) 3 试验结果与 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 金红石钛白粉 4.2 2.72 20～26 锐钛型钛白粉 3.9 2.55 22～28 3.1 颜填料的选择 涂料中常见的颜填料基本性能如表2、表3所示。 氧化铁红 氧化铁黄 5.0 4.0 2.94～3.22 2.30 22 32 表3 常见填料基本性能 填料种类 重质碳酸钙 白云石 重晶石 云母 硅灰石 滑石粉 高岭土 密度/(g/cm3) 2.70 2.70 4.3～4.5 2.7～3.0 2.7～2.8 2.7～2.8 2.5～2.6 吸油量(g/100 g) 10～25 15～50 10～15 40～70 20～25 30～50 50～95 特点 粒状结构，易分散,成本低 稳定性好，提高耐候性 粒状结构，不易起白霜，易沉降 提高涂膜透水性、防龟裂 消光，耐磨，可提高涂膜强度 改善涂料流平性和施工性能 提高干遮盖，悬浮性好 干粉建筑涂料中，颜填料应具有较低的吸收量， 以保证有较好的分散性。从以上可以对比看出，白色 颜料中金红石型钛白粉比锐钛型钛白粉具有较低的 吸油量，容易分散，同时具有更好的折射率，遮盖力 强，所以更适合应用于建筑干粉建筑涂料中。氧化铁 碳酸钙)∶m(硅灰石)=1∶1∶1，润湿分散剂预先与 以上粉料混合均匀，在高速分散状态下缓慢往水中 添加，制备70%固含量的浆体，分散30 min后，测试浆 体黏度。结果如图1。 表5 不同润湿分散剂 红相比较氧化铁黄，遮盖力好，更容易分散。根据以 上原则，填料适合选择重质碳酸钙、白云石和硅灰石 等，高岭土、滑石粉等虽然一定程度上能改善涂料贮 存稳定性或提高流平性，但综合考虑不太适合建筑 干粉建筑涂料中。 编号 A B C D 外观 白色干粉建筑 白色干粉建筑 棕色干粉建筑 白色干粉建筑 离子类型 非离子型 聚电解质 阴离子型 聚电解质 主要成分 改性脂肪族衍生物 中等链长聚磷酸钠 高分子化合物 （NaPO3）6 另外按照表4选择不同的颜填料比例制备涂料， 经过一段时间户外曝晒试验，测试其对比率、变色以 及分化程度，结果如表4。 表4 不同颜填料比例对涂料色差、粉化程度的影响 颜填料比例 1∶9 3∶7 5∶5 对比率 0.87 0.93 0.98 色差E 2.5 1.2 0.7 粉化程度 严重 轻微 很轻微 通过以上可以看出，当颜填料比例在3∶7或以 上时，涂料对比率达到优等品要求，色差变化少，粉 化程度比较轻微。 因此，涂料配方设计中可选择颜料∶填料=3∶7 或以上，填料通常选用两种或以上的吸油量低的粉 料复配使用，如重质碳酸钙、白云石、硅灰石等。为了 保证涂料细度和分散性，粉料细度不宜过粗或过细， 一般选择在600～1 000目范围内。 3.2 润湿分散剂对涂料性能的影响 试验中，选用了不同的分散润湿剂，其基础性能 如表5。 选取500 g干粉建筑，配比为m(钛白粉)∶m(重质 从图1可以看出，原本在砂浆体系应用较好的分 散剂A不适合使用在干粉建筑涂料体系中，随着用量 的增加，浆体黏度初期略微下降，但后期反而增加。 分散剂B、C、D添加到颜料浆体中，加到一定用量黏 度会有突然下降的现象，可称之为临界点用量。B的 临界点用量为0.1%,C和D的临界点用量均为0.2%。 根据涂料分散的经验，分散剂实际添加剂用量一般 为临界点用量的1.5～2倍。 分散剂对颜料浆体贮存稳定性、起泡性等性能 的影响如表6所示。 46 CHINA COATINGS 2010年第25卷第12期 Architectural Coatings And Application 表6 分散剂对颜料浆体其他性能的影响 建筑涂料与涂装 添加量/% 空白 0.1 B 0.3 B 0.2 C 0.4 C 0.2 D 0.4 D 24 h贮存稳定性 沉淀 无沉淀 无沉淀 无沉淀 无沉淀 沉淀 沉淀 起泡程度 少量气泡 很少气泡 很少气泡 气泡较多 气泡较多 很少气泡 很少气泡 气味 无味 无味 无味 有一定刺激气味 有一定刺激气味 无味 无味 通过表6可以看出，不同的分散剂具有不同的分 散效率，其中A不适合在干粉建筑涂料中使用。C添 加后，颜料浆体气泡较多，具有一定刺激气味。D效率 较高，但主要是无机成分，后期稳定性较差。综合考 虑，B具有良好的分散效率，没有气味，而且起泡性和 稳定性好，是相对较好的分散剂。 3.3 可再分散乳胶粉对涂料性能的影响 分 别 添 加5%、10%、15%、20%（涂 料 重 量）的5010N、 5044N，测试涂料的耐擦洗性能、光泽度以及耐水性、 耐碱性等，测试结果如图2、图3所示。 从图2、图3可以看出，随着可再分散乳胶粉添加 量的增加，涂料耐擦洗性、光泽度均随之增加。在相 同添加量情况下，5010N比5044N具有更好的耐擦洗 性，但光泽度较低。5010N的Tg为16 ℃，具有比5044N （-7 ℃）高的玻璃化温度，涂膜相对要硬，因而具有 较好的耐擦洗性能和耐沾污性。在干粉建筑涂料中， 可添加木质纤维在提高耐擦洗性能和贮存稳定性。 由于木纤维能在涂料中形成特殊的三维框架结构和 毛细作用，能有效提高涂膜耐擦洗性能和初期抗开 裂性。在耐水性和耐碱性测试中，除了5%添加量的 涂料未过标准，其余样品均符合标准。在干粉建筑涂 料中可通过添加有机硅干粉建筑来改善涂膜的耐水 性。通常添加0.1%～0.3%的硅烷粉末如瓦克公司的 Powder A能有效提高涂膜的憎水性和耐水性。 3.4 消泡剂、增稠剂等对涂料性能的影响 试验中，测试了不同消泡剂加量对干粉建筑涂 料外观的影响，结果如表7。 A是矿物油类消泡剂,B的活性含量为100%的有 机改性聚硅氧烷消泡剂。在本试验中可以看出，B比 A消泡效果要好，但易产生“油缩”等外观病态，根据 试验结果可选择0.2%的A和0.2%的B复合添加，具有 较好的消泡效果。 可用于干粉建筑涂料的增稠剂类型有纤维素 醚和膨润土，现在市面上暂还没有粉末状态的聚丙 烯酸和缔合型增稠剂。膨润土具有悬浮性好，较好 增稠性和触变性等，但增稠效率不高。但改性后的 膨润土可达到纳米级别，成为片状结构的白色干粉 建筑，在水中可形成高黏度的透明胶体。即使在很 低的浓度下，也具有优异的触变性和屈服值。纤维 素醚种类较多，根据保水效果、溶解性、增稠效果以 及抗飞溅性，多采用羟乙基纤维素醚（HEC）。木纤 维由于其特殊的三维结构以及“锁水”功能，也可 用于干粉建筑涂料提高其防沉性和耐擦洗性能。 表8所示为纤维素醚等不同材料对涂料流变性 能的影响。 表7 消泡剂加量对涂膜外观的影响 试样编号 1 2 3 4 w(消泡剂)/% 0.3A 0.5A 0.3B 0.5B 初始消泡性 有气泡 少量气泡 有气泡 无气泡 24 h后气泡 少量气泡 少量气泡 少量 无气泡 涂膜外观 无油缩 无油缩 无油缩 轻微油缩 中国涂料 2010年第25卷第12期 47 建筑涂料与涂装 Architectural Coatings And Application 表8 纤维素醚等对涂料性能的影响 试样编号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 w(HEC)/% 0.1 0.3 0.5 0.1 0.3 0.5 0.1 0.3 0.5 w(改性膨润土)/% 0 0 0.5 0 0 0.5 0 0 0.5 w(木纤维)/% 0 0 0 3 3 3 5 5 5 涂料黏度 很低 适中 膏体 较低 适中 较稠 适中 适中 膏体 触变性 - - 高 中 中 高 中 中 高 耐擦洗次数/次 800 1 000 1 200 1 500 1 500 1 800 2 500 2 500 2 500 从表8可以看出，HEC对涂料黏度影响较大，随 着HEC加量的增加，涂料黏度变化较大，耐擦洗性能 有一定提高。考虑涂膜耐水性，HEC添加量在0.3%时 具有较好的状态。而改性膨润土的加入能极大提高 涂料的触变性，这有助于涂料的贮存稳定性，但在一 定程度下影响涂料的流平性。木纤维的加入能提高 涂料的黏度，并有效改善耐擦洗性。 3.5 搅拌工艺对涂料性能的影响 在干粉建筑涂料使用过程中，考虑到使用现场 实际情况，多采用手持式电动搅拌枪进行人工搅拌， 转速大约700～800 r/min，搅拌时间应不超过15 min。 根据实际搅拌观察，按照以上方法搅拌后，干粉建筑 涂料里有少量颗粒尚未完全分散。延长搅拌时间15 min或采用快速搅拌枪（转速约为1 500 r/min）搅拌15 min，可得到均匀状态的涂料，施工性良好。为了在以 上条件下得到均匀的涂料分散体，提高效率，涂料配 方应进一步调整，如选用更低黏度、溶解性更好的纤 4 结 语 通过对干粉建筑涂料中颜填料、可再分散胶粉 以及功能助剂中分散剂、增稠剂等对比试验，可制备 出遮盖力好，耐擦洗性能、耐水性等性能满足国家标 准的产品，由于干粉建筑涂料具便于运输、施工，环 保性优异等特点，具有广泛的应用前景。 参考文献 [1] 林宣益.乳胶漆.北京:化学工业出版社[M],2004 [2] 钱逢麟,竺玉书.涂料助剂.北京:化学工业出版社 [M],1990 [3] 孙顺杰，洪永顺，张琳.硅树脂外墙涂料的配方设计与 性能研究[J].涂料工业，2008(10) [4] 薛黎明.粉状建筑涂料产品的开发与应用[J].新型建筑 材料，2006(2) [5] 林书乐，夏正斌，曾朝霞，等.可薄涂建筑干粉涂料的制 备[J].新型建筑材料，2009(5) [6] 王正岩.我国干粉建筑涂料市场现状及发展趋势[J].现 代化工，2003(8) 维素醚等，需进一步试验确定。 (上接第15页) 收稿日期 2010-08-12 参考文献 和REACH法 规 的 研究，尽快寻找应对之策;又要从 [1] 马庆麟.涂料工业手册.北京:化学工业出版社，2006 基础研究出发，在产品的设计阶段就应充分考虑环 保要求，尽量选用绿色环保的原材料，真正贯彻产品 [2] 中国林业科学研究院分析中心.现代实用仪器分析方 法.北京:中国林业出版社，1994 绿色环保、低能耗、低污染、低排放的理念，通过生产 [3] 沈浩.哥本哈根气候变化大会与中国涂料工业的发 技术和工艺上的改进开发环保节能产品，对生产、设 计到产品的整个过程给环境造成的影响进行检测和 数据分析，加强环保产品的研发力量，加大有毒有害 物质的替代物质的研发力度，同时对供应商进行考 核、筛选，对原材料采购进行严格控制，根据客户要 展.中国涂料,2010(2):5-7 [4] 金国平，周福根.国际上“玩具有害物质限量”新规对涂 料企业的影响及对策.中国涂料,2009(10):1-7 [5] 化工工业标准汇编—涂料与颜料.北京:中国标准出版 社，2003 求的技术指标采购相匹配的原材料，要充分地综合 [6] 任友直，等.涂料工业用原材料技术标准手册.北京:化 利用现代化高端检测仪器，积极寻找有毒有害物质 的替代品，为开发绿色、环保型产品提供技术支撑， 为众多使用涂料的行业提供专业创新的解决方案， 为客户的产品和流程增加价值，促进使用涂料的客 学工业出版社，1992 [7] 涂料颜料溶剂及其原材料标准.化工部标准化研究所， 1993 48 户在全球市场能够取得成功。 收稿日期 CHINA COATINGS 2010年第25卷第12期 2010-10-07 � � � � � � � � � � � � � � � � � (g/cm3) � � � � � � � � � � �