一文读懂乳胶漆配方原料

企业   2024-10-24 18:05   海南  

乳胶漆,正式名称为合成树脂乳液涂料,属于有机涂料范畴。它是以合成树脂乳液作为核心成分,通过添加颜料、填充物、水作为分散介质,以及多种辅助添加剂精心调配而成的一种水性涂料。


成膜物质

成膜物质,具体而言就是合成树脂乳液。作为乳胶漆的核心组成部分,乳液不仅负责固定颜料和填料,还能紧密贴合墙体,形成一层保护膜,赋予涂层基本的物理特性,并有效抵御外界环境的侵蚀。

乳液的种类对涂料的制备及其最终性能有着深远的影响。不同种类的乳液,对粉料的润湿和包裹能力各异,同时还会影响到增稠剂、消泡剂的选择,以及涂料的颜色均匀性、存储稳定性、涂膜的附着力、耐水耐碱性、耐洗刷性、光泽保持、抗污能力、抗粉化抗泛黄、抗起泡开裂等诸多方面。

研究结果显示,苯丙乳液在耐碱性和耐水性上表现优异,光泽度高,但耐老化性相对较弱,更适合作为室内涂料的基材。纯丙乳液则以其全面的性能,特别是突出的耐老化性,确保了涂膜的持久耐用。硅丙乳液通过引入有机硅链段,显著提升了涂膜的耐水性、透气性和附着力,同时增强了耐老化性。而氟碳或氟丙乳液,作为高端乳液,凭借极低的表面能和卓越的耐候性,更是独树一帜。

在选择内墙乳胶漆的乳液时,主要考量其与颜料的亲和力、调色便捷性、涂料的施工性能、漆膜外观、手感及丰满度,当然,价格也是一个重要因素。苯丙乳液因其出色的颜料亲和力、良好的耐洗刷性、耐碱性、快速干燥和稳定性,且价格适中,成为中低档内墙乳胶漆的首选。而对于高档内墙乳胶漆,更注重施工性、调色灵活性及漆膜质感,因此醋酸乙烯共聚乳液和醋丙叔酯乳液更为合适,它们同样具备良好的耐碱、耐水和耐洗刷性。有时,为了进一步提升性能,还会采用两种乳液混合使用的方式,以融合两者的优点。

外墙乳胶漆的乳液选择,除了内墙乳胶漆的要求外,还需特别强调耐水性、抗沾污性和耐老化性,这三者直接决定了外墙乳胶漆的品质。

耐水性

硅丙、苯丙、叔丙、纯丙、叔醋等乳液,因其良好的耐水性,均适用于外墙。

抗沾污性

通常与乳液的玻璃化转变温度(Tg)及聚合工艺有关,Tg较高且工艺优良的乳液,抗沾污性更佳。

耐老化性

耐老化性则是外墙乳胶漆乳液选择的最关键指标,氟碳乳液在此方面表现最优,硅丙、纯丙、叔丙、苯丙、叔醋及叔醋丙乳液同样具备较好的耐老化性,适合用于外墙乳胶漆。

颜料

颜料主要提供遮盖力及各种色彩。颜料为颜色的呈现体,无机、有机颜料在着色能力和鲜艳度、耐化学性以及遮盖性方面存在差异,颜料本身的色牢度和耐化学性直接影响到涂膜的保色性及粉化性。

乳胶漆颜料中用量最大的是钛白粉,其金红石(R)型晶格致密、稳定,不易粉化,耐候性好;锐钛(A)型晶格疏松,不稳定,耐候性差,主要用于室内用漆。为了进一步改进使用性能,近年来已有了各种包覆型金红石(R)型钛白粉。此外,铁红、铁黄、酞菁蓝(绿)、炭黑在乳胶漆中也有应用(一般磨成色浆使用)。

外墙乳胶漆对彩色颜料的要求更高,主要表现在三个方面:

  • 要有优良的耐光性,一般应达到7级以上。

  • 要有优良的耐候性,颜料冲淡后的耐候性应在4级以上。

  • 要有优良的耐碱性,一般应尽量选用无机颜料,如氧化铁红、氧化铁黄、炭黑等,因其分子结构稳定,耐光耐候性好,但由于无机颜料的颜色大多不够鲜艳,不能调制高饱和度的鲜艳颜色,因此还要使用一些有机颜料,如酞菁蓝、酞菁绿、永固紫、永固黄GR等耐候性好的颜料,从而调成各种需用的鲜艳颜色,以满足客户的需求。


填料(或称体质颜料)

填料能调节黏度、降低成本,提高漆膜硬度及改善各种物理性能。常用的品种有碳酸钙(轻质、重质)、高岭土、滑石粉、硅灰石粉、重晶石粉、沉淀硫酸钡、超细硅酸铝和云母粉等。

轻质碳酸钙

可使涂料获得较高的干遮盖力(对比率)、良好的附着力和防霉性,改进悬浮性,但由于有钙离子,要注意因其与其他化学品作用可能产生贮存期间涂料增稠或返粗现象,使贮存稳定性变差,用量过多时涂刷性会变差,适合于内墙涂料。

重质碳酸钙

可以改善涂料的平滑性及悬浮性,提高附着力和防霉性、抗冻融性,降低漆膜起泡和开裂现象,内外墙涂料都可使用。

高岭土

分水性高岭土和煅烧高岭土,它们都可以提高涂料的对比率(干遮盖力),提供优良的色延展性、抗浮色、发花,提供流变性和触变性,悬浮性较好。水性高岭土的白度不如煅烧高岭土,但涂膜手感更滑爽。前者一般只适用于内墙涂料,后者内外墙涂料都可以。

滑石粉

添加到乳胶漆中能够改善涂膜的柔韧性,降低漆膜的渗水性,提高漆膜的附着力,赋予涂料一定的触变性而减少颜填料的沉降,增强漆膜的机械强度,内外墙涂料都可使用。

硅灰石粉

能增加白色涂料明亮的色调,有较强的反射紫外线的能力,因而可提高漆膜的耐老化性能,还可以起到钛白粉增效剂的作用,提高遮盖力,改善涂料的流平性,提高漆膜耐磨性。大多用于外墙涂料中。

重晶石、沉淀硫酸钡

耐酸、耐碱、耐光、耐候性优异,有很好的流动性,呈白色,与有色颜料合用能增强其色泽和明亮度,赋予涂膜硬度、耐磨性和耐沾污性。两者最大区别在于重晶石密度大,易引起沉淀结块,主要应用于高光泽漆、丝光漆及外墙涂料中,而沉淀硫酸钡,质地较软,粒径均匀,更易分散,且有较大的遮盖力,同时吸油量也大。

超细硅酸铝

具有极好的悬浮性,它与各种颜料,特别是钛白粉配合使用,能改善分散稳定性,遮盖性能和颜色的着色强度,产生钛白增效作用,可提高乳胶漆的白度、干膜对比率、贮存稳定性、耐候性,加入一定的量不影响漆膜的耐水性、耐碱性和耐洗刷性,另外还有消光作用。适合于外墙涂料。

云母粉

有白色、淡黄色、浅(深)棕色、粉红色等颜色,有优良的耐热性、耐酸性及耐碱性,在乳胶漆中添加可显著降低涂膜对水的渗透性,减少龟裂和粉化倾向,因此可以改善涂膜耐候性,主要用于外墙涂料,还可改善耐化学腐蚀性。

使用时需注意

一般来说,对乳胶漆的配方设计采用两种以上的填料较好,这样可以对涂料的性质作适当调节,可以相互补充、配合,以满足相关的性能要求。当然,品种太多也没有必要,要靠相互补充的作用亦要考虑排斥的作用,且配方复杂化,不好管理。

填料是为了降低产品成本,又能起到一定的性能作用而添加的,它们与钛白粉等颜料的配合,不但不会影响颜料的性能,还可以用来控制流动性,使涂料具有稳定性和坚牢度。

乳胶漆使用的填料可以分为两类:

  • 吸水性较强的填料,如上述的高岭土、滑石粉、云母粉、硅酸铝等,它们提供强烈的触变凝胶倾向,有相当程度的脱水收缩作用、良好的涂刷性和均匀性;

  • 吸水性弱的填料,如硫酸钡、重质碳酸钙、硅灰石粉等,它们提供较少的触变性,良好的丰满度,稍有或没有脱水收缩作用,但使用过量会使湿边缘性变差。

因此,在设计配方时要把两类填料进行搭配使用,或选择两种以上,进行性能、数量的筛选,结合所要求的性能特点精选到一个合理的配比,从而可以有效地控制最终涂料的性能,做出性价比高的配方。


分散介质

乳胶漆的分散介质主要是水。乳胶漆所用水为去离子水,规模生产直接用自来水或井水是不合适的,否则在长期贮存中容易沉淀,并容易造成乳胶漆性能的变化。但现在工业化实际生产都采用自来水,一般来说先检验、试验并做配方产品,经过一定的冷热储存试验及性能检测,如果没有问题,就说明自来水可以使用。


助剂

虽然助剂在乳胶漆中用量较少,但所起的作用不可忽视。助剂在乳胶漆制造、贮存及施工过程中的主要作用如下:

①满足乳胶漆制造过程中的工艺要求,如润湿、分散、消泡等;

②保持乳胶漆在贮存中的稳定性,避免涂料的分层、沉淀、霉变等;

③改善乳胶漆的成膜性能,如成膜助剂;④满足乳胶漆的施工性能。

乳胶漆常用的助剂有润湿剂、分散剂、增稠剂、消泡剂、成膜助剂、pH调节剂、防腐剂、防霉剂等。

成膜助剂

乳胶漆的基料是聚合物乳液,乳液的成膜是聚合物球状颗粒经过密集、蠕变、融合的过程最终形成连续、完整的涂膜。乳胶漆(或乳液)的这一成膜机理决定了乳液的良好成膜,必然有一个最低成膜温度,也就是说,乳液只有在这个环境温度以上成膜时,才能获得连续膜,否则,在低于这个环境温度下所获得的膜是开裂的,是没有附着力和机械强度的膜,轻轻一抹就成飘落的散片或粉末。这个最低成膜温度与乳液聚合物的玻璃化温度(Tg)有关。这项技术特性是由乳液生产商控制的。

乳液Tg越高,可获得的涂膜越硬,涂膜的抗沾污性一般越高,这是用户所欢迎的。但是,乳液的最低成膜温度也因此越高。为了适应低温成膜,延长乳胶漆的施工季节,使较高的Tg的聚合物乳液(一般控制Tg在室温以上)得以在较低温度(一般控制在5℃左右)下成膜,就需要借助于助剂。这种能有效降低聚合物乳液最低成膜温度的助剂就是助成膜剂。当乳液完成成膜后,助成膜剂会从涂膜中挥发,不影响聚合物的Tg,即涂膜聚合物的设计性能。优良助成膜剂的应用使开发实用的高Tg优质乳胶漆成为可能。

因此,一般成膜物质都有自己的最低成膜温度(MFT),品种不同,其最低成膜温度不等。当外界环境温度低于涂料的最低成膜温度时,涂料即会出现龟裂、粉化等现象,不能形成连续、平滑的涂膜,这个最低成膜温度与乳液的玻璃化温度(Tg)有关,一般较Tg高出几度到十几度。为了使乳胶漆能在较宽的温度范围内形成连续的、完整的涂膜,生产时需加入一定量的成膜助剂,以改善涂料的成膜性,当乳液成膜后,成膜助剂会从涂膜中挥发,不影响聚合物的最终Tg和硬度等性能。

2,3,4-三甲基戊二醇-1,3-异丁酸单酯为乳胶漆中的主流成膜助剂,它能显著降低乳液的最低成膜温度,提高涂膜的光泽、耐水性及耐老化性。加入5%的该成膜助剂可使MFT下降10℃左右。由于成膜助剂对乳液有较大的凝聚性,最好在乳液加入前加入到颜、填料混合物中,这样就不会损害乳液的稳定性。

润湿剂、分散剂

润湿剂的作用是降低被润湿物质的表面张力,使颜料和填料颗粒充分地被润湿而保持分散稳定。分散剂的作用使团聚在一起的颜、填料颗粒通过剪切力分散成原始粒子,并且通过静电斥力和空间位阻效应而使颜、填料颗粒长期稳定地分散在体系中而不附聚。

增稠剂

乳胶漆是由水、乳液、颜填料和其他助剂组成的,因用水作为分散介质,黏度通常都较低,在贮存过程中易发生分水和颜料沉降现象,而且施工过程中会产生流挂,无法形成厚度均匀的涂膜,因此必须加入一定量的增稠剂来提高涂料的黏度,以便于分散、贮存和施工。涂料的黏度与浓度没有直接关系,黏度的最有效调节方法是加入增稠剂。

羟乙基纤维素(HEC)、缔合型聚氨酯、丙烯酸共聚物为最常用的三种增稠剂:

  • HEC在乳胶漆中使用最方便,低剪切和中剪切黏度大,具有一定的抗微生物侵害的能力、良好的颜料悬浮性、着色性及防流挂性,应用广泛,其主要缺点是流平性较差。

  • 缔合型增稠剂的优点是具有良好的涂刷性、流平性、抗飞溅性及耐霉变性,缺点是着色性、防流挂性和贮存抗浮水性较差,尤其是对涂料中的其他组分非常敏感,包括乳液的类型、粒径大小及表面活性剂、共溶剂,成膜助剂的种类。

比较好的方法是将HEC和缔合型增稠剂拼起来使用,以获得平衡的增稠和流平效果。

消泡剂

消泡剂的作用是降低液体的表面张力,在生产涂料时能使因搅拌和使用分散剂等表面活性物质而产生的大量气泡迅速消失,减少涂料制造与施工障碍,可以缩短制造时间,提高施工效率和施工质量。

防霉、防腐剂

防霉剂的作用是防止涂料涂刷后涂膜在潮湿状态下发生霉变。防腐剂的作用是防止涂料在贮存过程中因微生物和酶的作用而变质。

防冻剂

防冻剂的作用是降低水的冰点,以提高涂料的抗冻性。


写在最后

乳胶漆主要有聚醋酸乙烯乳胶漆、乙丙乳胶漆、纯丙烯酸乳胶漆、苯丙乳胶漆等品种。根据产品适用环境的不同,分为内墙乳胶漆和外墙乳胶漆两种。根据装饰的光泽效果又可分为无光、哑光、半光、丝光和有光等类型。

找不到心仪涂料?

产品不错却无人知晓?

产品检测找不到靠谱的人?

想采购却需要拼单?

想参展却不知如何联系?

想投稿论文?

……

你想要的,涂涂都有!

凭借一人一企,首次免费试享VIP功能

长按文末二维码,扫描添加涂涂

让涂涂做你的涂料小帮手~


阅读推荐


消泡剂全解析!告别泡沫烦恼

涂料生产工艺大揭秘!收藏+1

一文在手,配方设计任我行

延迟结冰、自除冰还防腐!超疏水坚固复合涂层


-END-

涂料驿站
涂料驿站是专注涂料行业技术服务的新锐媒体,提供最新的涂料资讯、涂料技术、原料价格等内容,致力于打造涂料行业最具有影响力的线上技术共享平台。我们从原料采购、技术研发、产品检测、知识产权布局等方面全方位帮助涂料企业及从业人员快速成长、发展。
 最新文章