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灰钙粉(氢氧化钙)腻子粉涂料使用中的技术分析,为什么会沉淀增稠

时间:2011-4-29 11:14:10 点击:5021

  核心提示:灰钙粉(氢氧化钙)腻子粉涂料使用中的技术分析,为什么会沉淀增稠涂料组分 原材料名称 用量(质量分数)/% 基料 VAE乳液(例如707型) 7.0 灰钙粉 16.0 颜料、填料 钛白粉 5.0 立德粉 5.0 轻质碳酸钙 12.5 重质碳酸钙 5.5 助剂 灰钙粉预处理剂 适量 “快易”分散剂① 0...

灰钙粉(氢氧化钙)腻子涂料使用中的技术分析,为什么会沉淀增稠


涂料组分 原材料名称 用量(质量分数)/%
基料 VAE乳液(例如707型) 7.0
灰钙 16.0
颜料、填料 钛白粉 5.0
立德粉 5.0
轻质碳酸钙 12.5
重质碳酸钙 5.5
助剂 灰钙粉预处理剂 适量
“快易”分散剂① 0.4
074号消泡剂② 0.15
增稠剂溶液 适量
冻融稳定剂(乙二醇或丙二醇) 1.0
分散介质 水 补足100%用量


①分别为美国罗门哈斯和中国台湾德谦公司的产品。
②兼具有流平剂的作用。
(一)吸收二氧化碳涂料的原材料
1.灰钙粉
灰钙粉是该类涂料的主要材料,在灰钙粉中,氢氧化钙和氧化钙的总含量在90%以上。灰钙粉的密度为1.95-2.05g/m3。氢氧化钙和氧化钙的总含量越高,质量越好。灰钙粉中的氢氧化钙含量越高,用其配制的建筑涂料贮存稳定性越好,耐洗刷性和耐水性越高。氢氧化钙是强碱,因而灰钙粉是一种强碱性物质,在水中的溶解度有限,但会使水溶液中含有高浓度的钙离子,钙离子会对丙烯酸或其共聚类合成树脂乳液产生破坏作用而导致破乳,所以过去灰钙粉一直不能用于合成树脂乳液涂料中。但是近年来随着合成树脂乳液技术的进步,有些乳液已经能够和灰钙粉混合使用并能够使涂料具有良好的稳定性。
从技术性能的要求来说,用于吸收二氧化碳涂料的灰钙粉除了应含有较高的氢氧化钙和氧化钙外,还应有较高的细度和白度。例如,要求灰钙粉的氢氧化钙和氧化钙含量的总和应大于95%;白度大于90%,细度在500目以上等。
2.醋酸乙烯-乙烯(VAE)共聚乳液:VAE乳液用乙烯作为聚醋酸乙烯树脂的内增塑剂,能够显著降低树脂的刚性,并使乳液具有较好的低温稳定性,使涂膜具有较好的低温柔韧性。VAE乳液的牌号不同,乙烯的含量也不同。一般乙烯的含量在10%-40%之间。由于乙烯具有很强的内增塑性能,因而它的引入能够显著地增进聚醋酸乙烯酯的性能。例如,含10%的乙烯就可以把聚醋酸乙烯酯均聚物的玻璃化温度由27℃降低到-27℃。VAE乳液的耐碱性好(有的研究认为VAE乳液的耐碱性优于丙烯酸酯乳液,由于乙烯的内增塑效果显著,使得乳液的耐水性、耐化学腐蚀性和耐候性等均优于聚醋酸乙烯乳液。在力学性能方面,VAE乳液具有优良而均衡的硬度和柔韧性,附着力好。VAE乳胶漆的流动性与聚醋酸乙烯-丙烯酸乳胶漆的相当,但耐洗刷性次之。北京通州互益化工厂生产的VAE乳液的技术性能如下:
项目 指标
外观 白色均匀乳状液
蒸发剩余物/%≥ 54.5
粘度(25℃)/mpa·s 500-1000
残存单体(VAc)/%   ≤ 1
乙烯含量/% 16±2

3.助剂
(1)灰钙粉处理剂:灰钙粉中含有一定量的氧化钙,氧化钙遇水后水化而转变成氢氧化钙,即由生石灰转变成熟石灰。由于从生石灰(CaO)转变成熟石灰[Ca(OH)2]可能需要很长的时间,并受到许多物理条件,例如温度、水-石灰比和有无电解质的存在等条件的制约。由于氧化钙在水中的溶解度随着温度的升高而降低,因而,氧化钙转变成氢氧化钙的速度也遵循这一规律。如果水中含有电解质,例如NaCl、HCl、CaCl2、HNO3等,则可因提高氧化钙的溶解度而加快其向氢氧化钙的转变速度。为了加速这种转变,需要使用称为灰钙粉处理剂的材料。以使这种转变在涂料生产阶段完成。否则,涂料会出现分层沉淀或增稠。
明矾、硫酸铝等是我国建筑涂料行业使用多年且十分有效的灰钙粉处理剂,用于涂料生产前的灰钙粉的处理能够使涂料具有很稳定的贮存性能。此外,选用一些阴离子型的表面活性剂作为灰钙粉处理剂也能够收到相同的处理效果。
(2)增稠剂:增稠剂属于流变助剂,主要作用是提高涂料的表观粘度,改善涂料的流变性能。增稠剂在涂料的生产、贮存、运输和施工阶段都会起到重要作用。由于吸收二氧化碳的内墙涂料中高含量灰钙粉的特殊性,因而要使其增稠的同时,能够满足国家标准GB 18582-2001《室内装饰装修材料内墙涂料中有害物质限量》
的要求,涂料增稠体系的选用是非常重要的。
(3)其他材料:要配制性能满足各种要求的涂料,除上面所介绍的几种以外,还要使用一些合成树脂乳液类涂料所常用的材料,例如分散剂、消泡剂、冻融稳定剂、流平剂和颜料、填料等。这些助剂在涂料中品种的。此外,由于该涂料的碱性高,并含有大量的钙离子,在助剂的选用上应予以考虑。
(二)涂料配制程序
①在带搅拌的分散容器中加入水和灰钙粉处理剂,搅拌均匀;再投入灰钙粉搅拌均匀,并持续搅拌30min,使灰钙粉得到充分分散,得到处理好的灰钙粉浆。
②将增稠剂溶液、润湿分散剂、乙二醇和约一半配方量的消泡剂加入灰钙粉浆中,混合均匀,成为料浆。
③将料浆通过小砂磨机研磨30min,过滤去除玻璃球,得到磨细料浆。
④将VAE乳液加入磨细料浆中混合均匀。视物料中气泡的多少酌量加入预留的消泡剂,慢速搅拌消泡,得到配制好的吸收二氧化碳涂料。
(三)影响涂料性能的某些因素
1.涂料增稠体系的选择
增稠是合成树脂乳液之类水性建筑涂料配制时所要解决的重要问题之一。因为合成树脂乳液涂料属于分散体系,和溶剂型涂料不同,其粘度只与分散粒子形状、含量有关,而与分子量大小及分布无关。不使用增稠剂增稠的涂料体系其粘度很低,无法满足涂料在744贮存和施工阶段的需要。我国过去的灰钙粉涂料以聚乙烯醇缩甲醛为基料时,虽然聚乙烯醇缩甲醛胶本身是一种增稠剂,但也还需要另加增稠剂,才能满足涂料性能的要求。在吸收二氧化碳涂料中使用合成树脂乳液后,增稠体系除了提高涂料的表观粘度和改善涂料的流变性能以外,还能够对合成树脂乳液起到保护的作用。因而,必须首先解决涂料增稠的问题。
根据吸收二氧化碳涂料中含有氢氧化钙这种高碱性物质的实际情况,选择的增稠剂要能够对碱性介质稳定。作者曾对该类涂料进行一些试验研究,在研究过程中选择了一系列的增稠剂,然后用相同的原料和涂料配方配制出涂料试样,进行45℃的热烘箱贮存试验。采用热烘箱试验的目的是加速贮存稳定性试验,以便在较短的时间内知道所选择的增稠剂在灰钙粉存在下的稳定性。
用不同增稠剂增稠时在灰钙粉存在下涂料①的热贮存稳定性增稠剂名称
增稠剂名称 热烘箱贮存试验结果
聚乙烯醇水溶液 2d,涂料增稠,失去流动性
羟乙烯纤维素 4d,涂料增稠,失去流动性
甲基纤维素 7d,涂料增稠,失去流动性
羟丙基甲基纤维素 7d,涂料增稠,失去流动性
淀粉胶 3d,失去增稠效果②
聚丙烯酰胺 3d,涂料增稠,失去流动性
NB-2建筑胶粘剂 4d,涂料增稠,失去流动性
复合型增稠剂 31d,涂料容器中状态基本无变化,仍处于良好的流动状态,且涂料的耐洗刷等性能没有明显的降低
膨润土③ 7d,涂料增稠,失去流动性
聚乙烯醇缩甲醛胶 31d,涂料容器中状态基本无变化,仍处于良好的流动状态,日涂料的耐洗刷等性能没有明显的降低

①      试验涂料的基本配方
原料名称 质量分数,%
灰钙粉处理剂 0.4
消泡剂 0.2
润湿剂 0.2
冻融稳定剂 0.2
乳液 10.0
成膜助剂 0.5
防霉剂 0.1
其他助剂 适量
灰钙粉 22.0
锐钛型钛白粉 3.0
立德粉 4.0
轻质碳酸钙 5.0
重质碳酸钙 5.0
增稠剂体系(含水) 补足配方量。

②涂料的粘度显著降低,涂料严重沉淀。
③用量在涂料配方中占2.0%。
涂料的热贮存试验共进行了31d。其中大部分涂料在试验开始后的一个星期内均已经增稠或失去增稠效果,因而不能够用作含灰钙粉涂料的增稠。只有自配制的复合增稠剂和聚乙烯醇缩甲醛胶粘剂,在经过31d后,涂料仍处于良好的流动状态,且涂料的耐洗刷性、耐水性和刷涂流平性等性能与贮存试验前没有明显的差别。但如前述,后者含有较大量的游离甲醛,并不具备使用价值。用复合型增稠剂增稠的涂料其有害物质限量完全符合GB 18582-2001《室内装饰装修材料内墙涂料中有害物质限量》的要求,因而能够满足涂料各方面的性能要求。
2.VAE乳液用量对涂膜的耐洗刷性的影响
灰钙粉在涂料中应用的目的除了吸收空气中的二氧化碳外,还在于利用灰钙粉的活性降低涂料的成本,因而应该在满足涂料性能的条件下使用最少量的乳液。为此,保持涂料配方中各组分材料的用量不变,而改变VAE乳液的用量,然后配制涂料进行涂膜耐洗刷性的试验,以研究乳液用量对涂料耐洗刷性的影响。
不同VAE乳液用量时涂膜的耐洗刷性
乳液用量/% 涂膜的耐洗刷性/次
配方体系1 配方体系2
2.0 110 -
3.5 -             215
4.0 210 -
4.5 -              820
5.5 -              1260
6.0 540 -
6.5 -               1760
8.0 1100 -

表中列出了两个配方体系,其中配方体系1的灰钙粉用量小于配方体系2的用量。一般来说,涂料中不加入VAE乳液,涂膜也具有一定的耐洗刷性。从表中的配方体系2可以看出,当加入3.5%的VAE乳液后,涂膜的耐洗刷性为215次,说明VAE乳液能够明显提高耐洗刷性。此后,随着VAE乳液量的加大,涂膜耐洗刷性逐渐升高。根据表中的试验结果可知,要满足国家标准GB/T 9756-2001对不同品质(合格品、一等品和优等品等)乳胶漆耐洗刷性的要求,可以加入不同量的VAE乳液。例如,加入4.5%时,可以满足一等品的大于500次的要求;加入5.5%时可以满足优等品的大于1000次的要求。

作者:onlyou 来源:ONLYOU网易博客
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