丙烯酸酯乳胶漆的制备

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乳胶漆是一种水性涂料,以水作为分散介质,高聚物分子均匀地分散在水中形成稳定的乳液作为成膜物质,加入颜填料和各种功能性助剂,经分散研磨形成一种混和分散体系。其组成中有机溶剂含量低,只有2%―8%左右。是一种绿色环保型涂料。目前,乳胶漆的品种主要有聚醋酸乙烯乳胶漆、乙苯乳胶漆、苯丙乳胶漆、纯丙烯酸酯乳胶漆、叔碳酸酯乳胶漆等,近年来还出现高弹性和高耐候性的有机硅单体、有机氟单体改性丙烯酸乳胶漆。乳胶漆由乳液,颜填料,助剂和水四个部分组成。

2.1乳 液
乳胶漆的乳液决定了乳胶漆的附着力,耐水性,耐沾污性,耐老化性,成膜温度,储存稳定性等根本性能。随着涂料技术的发展进步,现在已经有多种性能不同,用途相异乳液可供选择,如苯丙,酯丙,叔醋,纯丙,硅丙,弹性乳液等。乳液可以自行合成,也可以向有关厂家购买。选择合适的乳液生产乳胶漆是至关重要的。
制造乳胶漆的乳液是由多种单体经乳液聚合合成的,共聚单体的选择将直接决定乳液乃至乳胶漆的性能。合成纯丙乳液时选择甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸等单体作原料。在这些单体中,甲基丙烯酸甲酯主要为乳液提供必要的硬度,耐大气性和耐洗刷性,甲基丙烯酸丁酯和丙烯酸丁酯,提供树脂的弹性、柔韧性、耐冲击性和涂膜的附着力。丙烯酸为分子结构提高亲水基团可增加涂膜与基材的附着力。

2.2颜填料
生产乳胶漆的颜填料有钛白粉(金红石型和锐钛型),立德粉,重质碳酸钙,轻质碳酸钙,滑石粉,瓷土,云母粉,白炭黑,重晶石粉,沉淀硫酸钡,硅酸铝粉等。用于外墙乳胶漆的颜填料有金红石型钛白粉,重质碳酸钙,滑石粉,云母粉等,适用于内墙乳胶漆的颜填料有锐钛型钛白粉,立德粉,重质碳酸钙,轻质碳酸钙,滑石粉,瓷土,硅酸铝粉等。各种颜填料的密度是不同的,其性能差别也很大。

各种颜填料的密度
颜填料名称 密度
金红石型钛白粉 4.2
锐钛型钛白粉 3.9
轻重钙 2.7
滑石粉 2.8
瓷土 2.6

颜填料的吸油量是乳胶漆的一个重要指标,在同样的稠度下,吸油量大的颜填料比吸油量小的颜填料要耗费较多的漆料,不同颜填料的颜色,遮盖力,着色力,粒度,晶型结构,表面电荷,极性等物理性能均不相同,也决定了其化学性能(耐化学品性,耐侯性,耐光性,耐热性)的不同,因此合理选择颜填料的数量品种在乳胶漆的生产中也很重要,它决定了乳胶漆分散性能的好坏、遮盖能力、耐老化性、外观状态、储存稳定性等各种性能。

2.3助剂
乳胶漆中使用的助剂有润湿剂,分散剂,增稠剂,消泡剂,成膜助剂,PH调节剂,防腐剂,防霉剂等。其中分散剂和增稠剂的使用尤为重要,早期的乳胶漆或者低成本涂料中用的分散剂多采用多聚磷酸盐类,如六偏磷酸钠,三聚磷酸钠,在高PVC低成本的乳胶漆中,选用聚丙烯酸盐和阴离子,非离子多官能团嵌段共聚物为分散剂。
增稠剂主要品种为纤维素衍生物类(HEC),聚丙烯酸酪乳液增稠剂(碱膨胀增稠剂)和缔合型增稠剂三大类,可分别使用,也可以相互合理搭配使用。颜填料体积浓度高时乳胶漆使用HEC和聚丙烯酸盐类为主,中低颜填料体积浓度的外墙乳胶漆中使用缔合型增稠剂为主。
乳胶漆的触变指数的高低是所用增稠剂效果的最好检测。流平性好的乳胶漆,其TI<4,流平性要求不高的乳胶漆,其TI可略高。实践证明,HEC增稠的乳胶漆增稠效率高,用量少,但流平性差,刷痕不容易除去。聚丙烯酸酪乳液使用便利,但是容易受到PH值影响。缔合型增稠剂性能优良,但价格比较贵。
特殊品种助剂具有显著作用:硅助剂可以明显改变乳胶漆的附着力,蜡助剂可以使乳胶漆呈现荷叶效果,氟碳助剂则极大的改变了乳胶漆的附着力,防水性能和耐沾污性。

2.4水
乳胶漆所用水为去离子水,可由专用的脱离子水器生产,乳胶漆用水标准可以参照蒸汽锅炉用软水指标:总硬度<0.3毫克当量/升;而将自来水用于乳胶漆生产是不合适的,短时期内尚无明显变化,长期储存则极容易沉淀,并容易造成破乳。

三.主要试剂
实验试剂:
甲基丙烯酸甲酯,甲基丙烯酸丁酯,丙烯酸丁酯,丙烯酸甲酯,丙烯酸,去离子水,过硫酸铵,十二烷基磺酸钠,吐温-60,消泡剂。

四.实验设计
(一)纯丙乳液的合成
目标产物:乳白色的纯丙乳液

提 示:
1.聚合机理及聚合方法:自由基聚合,乳液聚合
2.反应装置:常规乳液聚合装置

要 求:
1.根据所需的目标产物,确定聚合配方、聚合机理及具体聚合方法;
2.确定聚合装置及主要仪器,画出聚合装置简图;
3.研究乳液聚合的动力学过程,确定影响乳液性能的因素,如:软、硬单体用量比例,乳化剂选择,引发剂用量等。

(二)纯丙乳胶漆的制备
目标产物:乳白色的纯丙乳胶漆的制备

提 示:
1.制备方法:高速分散,砂磨混合
2.反应装置:高速分散机,砂磨机
天生萌妹 2024-05-14

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