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抗菌环保型干粉内墙涂料的研制,由可再分散乳胶粉、灰钙粉、双飞粉、滑石粉、纤维素醚、负离子添加剂及助剂组成的干粉涂料,施工时按加水量多少
2019年07月15日    阅读量:1309     新闻来源:中网信息    |  投稿

引言

目前,在我国的广大城镇及其农村,低成本、经济性内墙乳胶漆占据了相当大的装饰市场份额。由于该类乳胶漆的贮存稳定性、流平性、附着力、耐擦洗性等较差,且固含量较低(50%左右),使用寿命短,功能性单一,难以满足人们对装饰涂料三高一低的要求;即高固体分、高耐候性、高性能、低污染。


本文研制的抗茵环保型干粉内墙涂料,具有近100% 的成膜物质,其基料由有机聚合物乳胶粉和无机胶粘剂灰钙粉组成,形成有机一无机复合粘结体系,大大增强了涂膜的内聚力、附着力、硬度、耐擦洗性等物理性能中国建材网cnprofit.com。灰钙粉中的活性物是氧化钙和氢氧化钙,其与H2 O 或CO 2反应硬化成涂膜并与有机聚合物共同粘结住填充料,还能够长期吸收居室中的CO2 ,有助于保证消费者的健康。


干粉涂料中还添加了一种负离子抗茵添加剂,赋予了干粉涂料具有释放负离子、清新空气、祛除有毒挥发物及抗菌防霉功效。该干粉涂料即可作为内墙耐水腻子批刮压光,也可作为内墙涂料涂刷,是一种二合一型功能干粉涂料。


1 实验部分

1.1原材料

可再分散胶粉SWF一04,山西三维;甲基纤维素醚,拜耳:灰钙粉、双飞粉、滑石粉,市售;分散剂、消泡剂、防龟裂剂等,海川;负离子抗菌添加剂,朗诺。


1.2参考配方见表1

表1 抗菌环保型干粉内墙涂料参考配方

抗菌环保型干粉内墙涂料的研制,由可再分散乳胶粉、灰钙粉、双飞粉、滑石粉、纤维素醚、负离子添加剂及助剂组成的干粉涂料,施工时按加水量多少 中网信息

1.3制备工艺

将填料加入双螺旋搅拌机中,搅拌混合5min,加入胶粉、纤维素、负离子抗菌添加剂及其助剂,搅拌混合均匀后排料、包装。


1.4性能检测

(1)作为腻子,按照JG/T3049—1 998N型标准规定的方法检测。

(2)作为内墙涂料,按照GB 9756—2O01标准检测常规性能指标;按照GB18582—2008标准检测有害物质限量指标;依据JG/T1016—2006标准检测空气负离子发生量;依据GB/T1 61 29—1995、GB/T18204.25—2O00、GB/T11737—1989标准检验空气中甲醛、氨、苯的浓度;依据GB/T21866-2008{抗茵涂料(涂膜)抗菌性测定法和抗菌效果》检测抗菌率; 依据ASTMG21—96(2002)《合成高分子材料耐真菌性的测定》检测防霉等级。


2 结果与讨论

2.1可再分散乳胶粉的选择

可再分散乳胶粉是高分子聚合物乳液经喷雾干燥、后续处理而成的粉状热塑性树脂,其主要成分包括:聚合物基础树脂、添加剂、保护胶体、抗结块剂等。按化学基团结构可分为醋酸乙烯/叔碳酸乙烯酯(VACNeoVa)共聚物、醋酸乙烯/叔碳酸乙烯酯/乙烯VACNeoVa/E)共聚物、醋酸乙烯/乙烯(VAC/E)共聚物等。不同种类的乳胶粉其Tg和MFT不同,5%水溶液粘度值各异,胶粒表面吸附的表面活性剂、憎水剂差别很大,粘结力及柔韧性不尽相同。


作为含有无机胶结料的干粉涂料的有机基料,应该选用那些粘度相对较低、流动性好、Tq和MFT较低、润湿性优良、稳泡性差、有一定柔性和憎水性的可再分散性乳胶粉。在固定配方配比不变且乳胶粉的成膜温度相近(MET为50C)的条件下,分别选用国产三维集团的可再分散性乳胶粉SWF—O4i瑞士易来泰的FL1212,德国瓦克的RE5031;美国SR3210,分别制备干粉涂料,比较其兑水分散性、施工性、涂料的稳泡性、涂膜的外观和耐擦洗性,结果见表2.

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由表2可知,作为本研究干粉涂料的有机成膜物质,以国产可再分散乳胶粉SWF—O4制备的干粉涂料,其综合性能最好,FL1212次之,其余两种乳胶粉不适合用于本研究的干粉涂料中。


2.2乳胶粉SWF一04的用量对干粉涂料性能的影响

可再分散乳胶粉,顾名思义是该胶粉能够很容易地分散在水中,形成具有粘结性能的有机聚合物乳液。这是它作为有机成膜物质配制干粉涂料的前提条件,也是与无机胶结剂形成有机一无机复合粘结体系的基础。因此,可再分散乳胶粉的用量对于粉涂料性能的影响见表3.

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由表3可知,在本干粉涂料配方中,随着乳胶粉SWF一04用量的提高,涂料的施工性和涂膜的外观逐渐变好,当SWF~04的用量达到6%时,施工性好、涂膜平整且均匀。再增加乳胶粉用量时,一是对提高涂料性能不显著,二是成本增加,三是涂料达到同等施工粘度时用水量增加,即涂料的固含量降低,在相同施工条件下,涂膜相对较薄,影响遮盖力,且易产生流挂现象。


干粉涂料的耐水性、耐擦洗性、粘结强度,随着乳胶粉用量的增加而相应提高。这是因为乳胶粉与灰钙粉无机硬性材料复合使用时,当干粉兑水后,乳胶粉可以再分散成乳液,当乳胶粉用量达到一定水平后,聚合物胶乳便可对无机填料的粒子进行包覆、粘结并聚集在涂层空隙中,填充空隙并堵塞毛细管,提高涂膜的致密度,因此增强了涂膜的耐水性和耐擦洗性;另外,乳胶粉胶粒表面存在着较多的羧基、羟基等官能团,因此增强了填料粒子之间、涂层之间、涂膜与基层之间的粘结力,提高了粘结强度。


2.3无机粘结剂的选择

干粉建筑涂料常选用白水泥和灰钙粉作为无机胶粘剂,本研究选用灰钙粉(氢氧化钙微粉)为无机粘结剂。氢氧化钙微粉既是活性填料,又具有粘结性能,起无机基料的作用。以灰钙粉为活性填料的干粉涂料,其涂膜平整、光滑、硬度高、耐水性好、遮盖力强、无挥发性有机化合物,同时Ca(OH)z能吸收空气中的CO 并反映生成CaC0。


从而降低室内空气中的CO 浓度,使空气中CO 浓度维持在较低水平上。CO 在新鲜空气中的含量约为0.O3% ,此浓度对人体健康无害,随着空气中CO浓度的增加,对人体的危害性逐步加大,当CO 浓度达到O.1~O.25% 时,就会使人体产生不适感,当浓度达到8—1O%时就会致人死亡。


因此,涂刷含灰钙粉的涂料,能够使居室内的空气质量得到提高,有利于保健。对灰钙粉的选择一要注意含水率要低,二要注意粒度不可过细。含水率影响至 灰钙粉中活性物质的安全性,如果含水量过大,灰钙粉在使用前活性物就已经与水或COz发生了反应,就失去了粘结作用,只能作为填料使用;当灰钙粉粒度过细(如1000目)时,则需用的拌合水多,粘度高,气泡多且稳泡性强,施工性差,应选用细度为400-600目且含水率低、无结块的灰钙粉作活性填料。


2.4灰钙粉的用量对干粉涂料性能的影响

在固定配方中其他因素不变的前提下,只改变灰钙粉的添加量,检验其对干粉涂料性能的影响,见表4.

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由表4可知,在干粉涂料配方中,灰钙粉用量较少(例如15% )时,当干粉:水=1OO:5O搅拌分散后 其分散性、脱泡性、施工性、涂膜外观均较好,但是涂膜的耐水性和耐擦洗性较差,随着灰钙粉用量的提高,干粉涂料的综合性能相应提高;


当灰钙粉的用量大于25% 时,加水分散后的涂料粘度大,施工性差,涂膜外观、耐水性和耐擦洗性均下降;当灰钙粉的用量控制在2O一25% 范围内时,干粉涂料的综合性能最优。另外,随着灰钙粉用量的提高,涂料体系的PH值上升,碱性增强,涂膜的返黄现象加重。


2.5填料的选择

干粉涂料应具有施工时加水易分散、流动性好、气泡少、粘度较低、施工性好、涂膜平整等特点,因此,填料的颗粒形状、大小和表面的亲水亲油性对干粉涂料的分散性、气泡含量和流动性影响较大,通常球状颗粒较纤维状和片状填料具有更小的比表面积和良好的流动性、脱泡性、分散性。


表5选择了几种不同吸油量的混合粉体制备水性干粉建筑涂料,从中可以看出混合粉体的吸油量对干粉建筑涂料施工分散性的影响。【2】

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由表5可知,同种粉体填料粒径越小其吸油值越高,将超细粉体用于干粉涂料时,施工加水分散性不良,气泡多而难以清除;在同样细度下,碳酸钙的吸油值(14—21g/1OOg)比滑石粉的吸油值(3O一55g/1OOg)低得多,因此干粉涂料中的填料应该以400目左右的碳酸钙粉为主。


为了提高涂膜的滑腻感和涂料的施工性、防止涂膜流挂和龟裂,可加入少量滑石粉与碳酸钙配合使用,将混合粉体的吸油值控制在20g/1OOg之内。


2.6负离子抗菌添加剂的作用

负离子抗菌添加剂是含负离子素的晶体物质与无机抗茵材料相结合的功能材料。其中负离子发生材料是自然界唯一天然带电的极性晶体,其两端形成正极和负极,是一种永久性带电体。


经过高能束流激活强化后,电极电荷增多、电场强度增强,使其固有极矩的离子间距与键角加大,在静止状态或有外力作用下负离子的发生能力提高,其过程是:当空气中的水分子通过涂膜微孔进入到涂层中的负离子素电场空间内,立即被永久电极电离,发生H,O—OH一+H 反应,H 的移动速度是OH一的1.8倍,迅速移向永久电极的负极,吸收电子变为H2逸散到空气中,即:2H +2e—H2 T。而OH一则与水分子形成H。


O 一负离子。空气中的有毒气体、细菌等都带有正电荷,当遇到负离子时便发生中和、包覆沉降;分散在涂膜中的负离子素晶体,每个颗粒周围都形成一个微电场,细菌、微生物在电场电流下进行分解而死亡:无机抗菌材料中的活性成分是游离的金属离子,该金属离子对细菌和微生物有很强的杀灭作用和常效性,对环境的污染极少。


在干粉建筑涂料中加入适量的负离子抗菌添加剂,其涂膜可永久释放出羟基负粒子和溶出游离金属离子,进而对有害气体、细菌及微生物通过中和、包覆、电场电流分解及化学反应等过程,达到清新空气和抑菌抗菌之目的。


2.7助剂的选择及作用

干粉建筑涂料在施工时,需要现场兑水搅拌成具有适宜施工粘度的涂料,由于水的表面张力较大,对矿物粉体的润湿能力有限,对于不加助剂的干粉涂料很难分散均匀,且气泡多、刷痕重。为了提高水对干粉涂料的润湿性、分散性,降低涂料粘度,增强涂料的流动性,使涂料更均匀细腻,本研究在干粉涂料配方中添加了粉末涂料用分散剂;为了使

干粉涂料兑水分散后尽快地消除体系中的气泡,使涂膜平整光滑无气孔,配方中选用了粉状消泡剂;为了尽可能延长干粉涂料兑水后的使用时间,提高涂膜的憎水性和可塑性,防止涂膜开裂,配方中选用了防龟裂剂;为了提高涂膜的施工性和保水性,增强涂料的防流挂性和流平性,配方中选用了遇水速溶型纤维素醚。以上这些助剂的用量虽小,但是对提高涂料的施工性和涂膜的综合性能起着重要作用。


2.8产品性能

(1)作为腻子,其兑水比例为:干粉:水=1 O0:40,现场搅拌成腻子膏,施工方法:批刮并抛光。其性能见表6。

(2)作为涂料,其兑水比例为:干粉:水=1 00:50(质量分数),在搅拌中将干粉徐徐加入水中,高速分散2O一30min,过滤、静置20—30min脱泡,施工方法:刷(滚)涂。其性能见表7。

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3结语

研制的抗菌环保型干粉内墙涂料,具有近1 0O% 的固含量,施工时按兑水量的多少,可分别作为内墙腻子和涂料使用,其涂层不但粘结强度高、附着力好、耐水性优、耐擦洗性佳,而且具有绿色环保特点,涂层能够常期释放负离子、祛除室内空气中的有毒、有害挥发物、抗菌防霉等,是一种低成本、高性能、多用途、多功能的环保、健康型干粉涂料,适用于我国广大城乡及其农村的家居、医院、幼儿园、学校、办公室及公共场馆等内墙的涂装。 



抗菌环保型干粉内墙涂料的研制


刘成楼1,2  孟宪存2

(1北京虹霞正升涂料有限责任公司,北京102400;2北京庆丰伟业建筑材料厂,北京1021O0)


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