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松香乳液在建筑涂料中的应用

时间:2006-09-14
关键词:松香 乳液 建筑 涂料 应用
   摘要:松香是一种来源广泛、价格低廉的可再生资源,且具有良好的附着力和耐水性等优势,选择合适的乳化剂将其制成松香乳液,然后与乳液共混,配制成建筑涂料,降低了生产的成本及产品的毒性,并在一定程度上提高了产品的性能。
 
    关键词:乳化剂  松香乳液  建筑涂料
  

    The Study on the Application of Rosin Emulsion in the architectural coating

    Chen Yuanchun  Jin Xiaojuan   Ni Xiaoxiao 
 
    Abstract Rosin is a kind of natural and regenerable resource, which is very cheap in China. It has the characteristics of good adhesion, water tolerance. So the right emulsifier was chosen to make rosin emulsion, which is then mixed with the latex to make the new environmental friendly architectural coating with the cost decreasing and the property improving.
 
    进入二十一世纪以来,随着人们环境意识和能源意识的增强,对涂料这一装饰、装修材料也提出了更高的要求,不仅要求它具有较高的性能、而且还要求其具有低成本、低毒的特性、并促进涂料生产向专业化及利用可再生资源方向发展。因此开发和研制低毒、低污染及利用可再生资源生产的绿色产品已成为全社会的共识[1-4]
 
   松脂是一种丰富的可再生资源,在我国分布广泛,经简单加工既可得到松香产品。其具有价廉、良好的附着力及良好的耐水性等特点[5]。如何将其应用在涂料中以降低产品的毒性和成本,并提高产品的性能是值得探讨的课题之一[6-7]
 
    1 实验方法
 
    1.1松香乳液的制备
 
    松香是由松脂加工而得的一种重要的化工原料。由于松香的主要成分树脂酸中羧基和双键的存在使得松香在生产和储存的过程中不稳定,易氧化,易结晶,使得颜色加深,影响其使用价值;另外,松香不溶于水,要将其应用于涂料中需对其进行再加工。本实验中,选择适当的乳化剂将松香制成松香乳液的形式,再与内墙乳胶漆混合,配置成性能较稳定的涂料。
 
   经实验测定,松香的HLB值在12左右,因此本实验选用EQ和乳白灵复合乳化剂对松香进行乳化。首先,称取一定量的松香于三口瓶中,加热熔融,缓慢加入EQ并搅拌,转速为1500转/min,使得松香充分分散;待温度上升至120℃,逐渐加入乳白灵的水溶液,滴加过程中通过控制溶液的滴加速度,以控制乳液的温度保持在95℃左右,降低转速,可适当加快乳白灵的滴加速度,全部加完后,再继续搅拌30min;用冷水浴急速冷却制得乳白色松香乳液。其性能指标见表1
 
 
表1 松香乳液的各项性能指标
Tab 1 Characteristics of Rosin Emulsion
项目
指标
项目
指标
颜色
乳白色
pH
6.1
固含量/%
〉60
耐水性
良好
颗粒度/µm
≤2
储存稳定性/月
≥7
分散性
良好
耐碱性
良好
 
    1.2涂料的配制
 
    首先将水(255份)、润湿剂(15份)、分散剂(5份)、消泡剂(2.5份、)羟乙基纤维素(3.5份)、以及25%氨水(1.5份)加入搅拌罐中搅拌约10分钟;然后将群青(0.2份)、TiO2(50份、)500目滑石粉(175份)和500目CaCO3(275份)与第一步原料混合后在砂磨机中进行砂磨,研磨至颗粒细度为≤60µm;将上述制成品放入调漆釜中,低速下搅拌,顺序加入水(60份)、流变剂(10份)、丙二醇(10份)、消泡剂(1份)、成膜助剂(7份)、醋酸乙烯/丙烯酸酯乳液(以下简称醋丙乳液,110份)、防腐剂(3份)、水(16.3份),加料完毕,搅拌约30分钟即得成品涂料。依据此配方按照不同比例的乳液配比配制的乳胶漆,粘度范围为80-110KU,含固量约为55%,85°光泽为2-10;PH值约为7.5-8.0。
 
   2 结果与讨论
 
    下列表2—5是不同比例醋丙乳液与松香乳液混合作为主要成膜物质制备的涂料对涂料性能的影响。
 
   2.1对干燥时间的影响
 
    取150mm×70 mm×5mm的石棉水泥平板,用细砂将毛边和正面打磨清理干净并养护后,用规格为100的线棒涂布器涂布一道。
 
表2 对干燥时间的影响
Tab 2 Effect on the Drying Time
比例(醋丙乳液:松香乳液)Ratio
干燥时间(h)Drying time
1:0
表干1.0        实干17.5      
3:1
表干1.2        实干18.0 
2:1
表干1.5        实干19.0 
1:1
表干1.8        实干19.5 
1:2
表干2.2        实干20.3 
1:3
表干2.7        实干21.0 
 
   随着松香乳液的加入量的增加,干燥时间延长,可能是由于松香中存在着疏水性基团,使得干燥时间增加。醋丙乳液:松香乳液的比例为3:1时,干燥时间较短。
   2.2对耐碱性的影响
 
    取150mm×70mm×5mm的石棉水泥平板,用细砂将毛边和正面打磨清理干净并养护后,用规格为120的线棒涂布器涂刷一道,间隔6小时后,再用规格为80的线棒涂布器涂刷第二道,然后养护7天,用石蜡和松香按照1:1质量比的混合物将试板封边;随后将试板放入饱和氢氧化钙溶液中进行耐碱性浸泡试验。
 
 
 
表3 对耐碱性的影响
Tab 3 Effect on alkalinity-resistant property
比例(醋丙乳液:松香乳液)Ratio
12h
16h
20h
24h
1:0
漆膜无变化
漆膜有失光
漆膜无变化
漆膜无变化
3:1
漆膜无变化
漆膜无变化
漆膜无变化
漆膜无变化
2:1
漆膜无变化
漆膜无变化
漆膜无变化
漆膜无变化
1:1
漆膜无变化
漆膜无变化
漆膜无变化
漆膜无变化
1:2
漆膜无变化
有轻微失光
有极轻微变色
有微量小泡
1:3
漆膜无变化
漆膜无变化
漆膜有变色
有少量小泡
 
    当醋丙乳液与松香乳液的比例不小于1:1时,耐碱性较好。
 
    2.3对施工性、涂膜外观的影响
 
    取430mm×150 mm×5mm的石棉水泥平板,清理干净,养护干燥。用刷子在试板平滑面上刷涂试样,涂布量为湿膜厚约100µm。使试板的长边呈水平方向,短边与水平面成约85°角竖放。放置6h后再用同样方法涂刷第二道试样,在第二道涂刷时,刷子运行无困难,则视为“涂刷二道无障碍”。试验结束后的试板放置24h。目视观察涂膜,若无针孔和流挂,涂膜均匀,则认为“正常”。
 
表4 对施工性、涂膜外观的影响
Tab 4 Effect on Making Film appearance
比例(醋丙乳液:松香乳液)Ratio      
涂料的成膜性能Making Film
1:0
涂刷二道无障碍,涂膜正常    
3:1
涂刷二道无障碍,涂膜正常
2:1
涂刷二道无障碍,涂膜正常
1:1
涂刷二道无障碍,涂膜正常
1:2
涂刷二道无障碍,涂膜正常
1:3
涂刷二道无障碍,涂膜有少量针孔 
松香乳液的成膜性能较好,当醋丙乳液与松香乳液的比例不小于1:2时,涂料的施工性及涂膜外观良好。
 
    2.4对低温稳定性的影响
 
    将上述配置好的涂料用1L的塑料瓶大致装满,密封,放入(-5±2)℃的低温箱中,18h后取出塑料瓶,在恒温恒湿状态下放置6h。如此反复三次后,打开容器,搅拌试样,观察有无硬块、凝聚及分离现象,如无则认为“不变质”。
 
表5 对低温稳定性的影响
Effect on the low Temperature Stability
比例(醋丙乳液:松香乳液)Ratio      
涂料的低温稳定性
1:0
不变质
3:1
不变质
2:1
不变质
1:1
不变质
1:2
不变质
1:3
不变质
 
    醋丙乳液与松香乳液按照不同比例制成的混合乳液配制的乳料,其低温稳定性能良好。
   3 结论
 
   3.1由于松香结构特点,在一定程度上可提高涂料的疏水性、耐水性和耐碱性,且对成膜性能的提高也有一定的作用。
 
   3.2当松香乳液与醋丙乳液的比例为1:1时,新配置涂料的性能各项指标较好。
 
   3.3在松香乳液的制备过程中,如何进一步提高乳液的稳定性、耐酸碱性、耐候性,增加其在涂料乳液中的使用比例是值得继续深入研究的课题之一。
 
   参考文献
1 曲颖 21世纪涂料工业发展趋势与对策.涂料与应用,2001,(1):1-5
2 赵金榜 21世纪世界涂料技术的发展.中国涂料.2001,(3):40-44
3 21世纪我国建筑涂料发展重点 中大商网
4  Luc Matthews  Pele Hibbet  Green Paints  Modern Paint and  coatings 1999,(9):30-35
5  宋湛谦 利用松脂资源发展精细化工。林产化学与工业,1994,(1):67-74
6  王受谦 浅谈我国工业涂料.中国涂料,1999,(5):22-24
7  武利民 李丹等.现代涂料配方设计.化学工业出版社,1999.