水性多彩涂料的发展与展望

编辑:zhangyao 作者:郑树军 司朗诵 时间:2016年08月18日 访问次数:1702

 水性多彩涂料的发展与展望

浙江华特实业集团浙江华特化工有限公司 郑树军 司朗诵

 

摘要:本文分析了水性多彩涂料的发展史、影响因素、原材料的选择和施工工艺。多彩涂料作为建筑物装饰的时尚元素,也符合“十一五”涂料科技规划中的节能、高雅、健康的要求,本文对水性多彩涂料未来的研究方向也作了展望。

关键词水性建筑涂料、水性多彩涂料、水包水、保护胶;

1、多彩涂料的发展史

多彩涂料经历了很长的发展过程,根据其构成原理,多彩涂料主要分成4种类型:O/W(水包油型)W/O(油包水型)O/O(油包油型)W/W(水包水型)1939ERBushnl[1]提出多彩涂料的设想,并在同年获得专利,但对条件要求过于苛刻,很大程度上限制了其实用性。

50年代,JAPaasche[2]等人在多彩涂料领域做出了突出贡献,他们采用的成膜物质主要是硝基保护胶体,从此多彩涂料从理论到了生产应用阶段。

60年代,JCZolaH[3]等人在成膜物质方面作了大量的工作,如聚苯乙烯树脂,聚酰亚胺等他们分别在美国、英国和德国取得了三项专利,从此涂料行业发展,有了质的飞跃。

70年代以后,日本水性涂料这方面大量研究,发表了许多专利,并研制了绿色的水性多彩涂料。迄今为止,有关水性多彩涂料的专利已有数100篇,制造工艺各不相同,原料也多样化。

2003以来年在我国的水性多彩发展十分迅速,由于水性多彩涂料涂料通过一次性喷涂,可同时呈现多种色彩的花纹,很多颜色颗粒相互交错,干膜类似于花岗岩等石材,并且其耐候性、耐污性、 保色性及抗裂纹性能都优于普通内外墙建筑涂料,因此水性多彩涂料是当今建筑涂料的“新宠儿”。

2、影响多彩涂料的因素

 

为多彩涂料的成膜过程

1 为多彩涂料的成膜过程,在多彩涂料容器中有分散相和连续相(分散介质)两部分组成,经过专用喷枪喷涂在基材上之后形成湿膜,然后在自然干燥或在干燥设备中干燥之后形成致密的具有石材效果的保护膜。

2.1  分散相体系

分散相在多彩涂料中是构成色粒的组份主要成分,它的稳定性和平衡性将直接影响色粒的各种性能,所以下面将对分散相中影响成粒的主要因素进行一一讨论。

2.1.1  填料对基础漆的影响

多彩涂料追求高仿真度,因此在多彩涂料基础漆中填料的添加量和不同填料的组合都直接影响着色粒干燥后的表面效果。一般来讲填料添加的越多干燥后的漆膜越凸凹不平,相反则越平整。在相同添加时,不同种填料也会出现很大的差异。例如,煅烧高岭土和云母粉为片状结构,用其添加在多彩涂料的分散相中,形成的干膜比较平整;但是硅灰石粉和重钙为堆积型填料,同样的添加量形成的干膜就凸凹不平。

另外,由于花岗岩的各个颜色有着不同种的透明度,基本上为半透明的晶体状,因此,为了提高多彩涂料的仿真度,分散相就需要形成类似晶体壮的色粒。这样对于遮盖力好的钛白粉的添加量要求就要严格了很多,有些公司根据花岗岩上的各个颜色或虚实不同,添加不同量的钛白粉。

2.1.2  纤维素对基础漆的影响

纤维素在基础漆中起到提高基础漆粘度和韧性的作用,以方便造粒;另外纤维素对颜料的稳定性和展色性都有一定的帮助。因此纤维素的选择也起到至关重要的作用,在不同配方中使用的纤维素的种类也不尽相同。但是综合各公司的配方不难发现,大多倾向于稳定性好的中高分子量纤维素。

2.1.3  颜料对基础漆的影响

花岗岩中颜色十分丰富,但表现出来的颜色基本上都不是很艳,因此在基础漆调色时,一般用铁红、铁黑和铁黄等无机颜料就能满足花岗岩的颜色需求,而且这三种氧化铁系的颜料相对较稳定,价格适中,并且耐候性较佳。由于有机颜料有保护胶的作用较大,因此在基础漆调色时尽量不要使用有机颜料,以免影响体系的稳定性。

2.1.4  保护胶体的影响

保护胶体在基础漆组份中,能够提高基础漆的粘度和对颜料有较好的包覆作用,同时对成粒也有一定的帮助。目前在市场上的保护胶品种越来越多,质量上也存在很大差异。经过几年的洗礼市场上比较认可的也有几款比较稳定保护胶,相对来讲这些保护胶做出来的成品漆状态较好,同时其仿真度也较高。但是也不局限于几种流行保护胶,选择保护胶的判定标准是反应机理的协同性。

2.2  连续相体系

市场上连续相体系可分为两种类型,一种为以乳液和保护胶等体系发生反应的类型,也有就是通常讲的自增稠体系。自增稠体系中连续相不需要加入增稠剂,通过乳液和保护胶等的反应来满足体系的增稠效果,该体系对粘度的控制不是很好把握,要么反应过快粘度太高,要么反应太慢粘度太低,而且对保护胶批次间的稳定性有很高的要求。另外一种类型是用增稠剂来控制连续相的粘度,该种增稠方法有一定的优势,其粘度更容易控制。但是,这两种体系都存在一定的后增稠现象,还需进一步的研究和探索!乳液的选择非常重要,并不一定其耐候和耐水是唯一的选择标准,关键还要定型乳液的离子化状态和分散相、保护胶三者之间的反应配伍敏感性,这也是水包水体系耐热水稳定性的核心点。

3、水性多彩涂料的配方设计中材料选择

3.1 制备基础漆

参考点

材料选择

高粘度、低流动性

中高分子量纤维素

选用高耐候、耐水型材料

纯丙乳液、TiO2、煅烧Clay、合成硅酸铝等

选用轻量化、悬浮性强材料

煅烧Clay、合成硅酸铝、绢云母粉等

选用低HLB或清亲油性助剂

长碳链的润湿剂(CF-10, TH-100)

以及非离子分散剂(740W)

选用高弹性乳液

选择行业中有影响力品牌的弹性乳液

色浆选择

稳定性好的无机颜料

 

3.2 保护胶和调漆制备基础色漆

参考点

材料选择

 

保护胶

选用高浓度、低粘度以及批次间稳定性高的保护胶

增稠剂

选择非离子增稠剂聚醚增稠剂、聚氨酯增稠剂等

乳液

选择高耐候、耐水型和抗污型乳液

如硅丙乳液、氟碳乳液等

成膜助剂

(伊斯曼公司) TEXANOL成膜助剂等

 

4、水性多彩涂料的施工工艺

所谓三分材料七分施工,有优秀的材料没有得到良好的施工同样也不能达到理想的装饰效果和长期的保护作用。因此下面表格列出了多彩涂料的施工工艺和注意事项

施工步骤

施工方法

1、基面处理

施工前应彻底清除疏松、起皮、空鼓、粉化的基层,然后,去除灰尘、油污等污染物

2、刮涂抗裂砂浆

刮涂抗裂砂浆23 mm,然后把网布铺在抗裂砂浆上,用抹子压入抗裂砂浆中。砂浆总厚度控制在2.53 mm,确保最后的垂直和平整度小于2 mm

3、刮涂腻子

分两道以上施工; 一次刮涂厚度不宜超过0.5 mm,每道间隔时间不低于5 h。每道腻子刮涂完毕后应及时打磨修整。

4、涂刷封闭底漆

涂刷前应将基层打磨平整,清理浮尘,涂刷水性封闭底漆1遍,刷涂均匀,绝不可有漏刷现象

5、涂刷中涂层

待底漆完全干燥后,涂刷2遍中涂料,尽量涂刷均匀,以免影响整体色相。

6、喷涂多彩涂料

喷涂多彩涂料前,中涂层要充分干燥,施工气温必须在5 以上,喷涂多彩涂料时,一般分1-2遍喷涂。涂布量根据大理石或花岗岩的要求来定,一般0.4-0.6Kg/m2,在喷涂时尽量要喷涂均匀,以免出现发花现象。

7、涂刷罩光漆

待多彩涂料完全干燥后,涂刷罩光漆,涂刷时要均匀且全面,不可有漏喷等现象。

 

5、水性多彩涂料的发展方向

目前为止,国内已经有几十家涂料企业相继推出了水性多彩涂料产品,每个企业根据研发的技术路线和体系不同,实际效果各有千秋,但都实现了一枪喷涂施工形成多色相颗粒相互交错共存的仿花岗岩石材的装饰效果。水性多彩涂料的技术已经相对成熟,作为建筑涂料的高端产品,水性多彩涂料在建筑外墙领域的应用市场正处于高速成长期。

但是在实际施工过程中同时存在各种各样的问题,比如说后增稠,一直是多彩涂料的难以规避的一种现象;由于在喷涂过程中现场施工人员的喷涂方法有很大差异,容易出现发花现象等等。这些问题也是一直让一些代理商和开发商望而却步的原因,也是阻碍多彩涂料发展的重要因素。为此作为工程师和相关的技术人员应找出突破口,研发出“傻瓜式”的水性多彩涂料!

为此,浙江华特实业集团华特化工有限公司提出惰性多彩涂料和可批刮性多彩涂料以及性价比同比传统真石漆的水包砂涂料的研发,在数名研发人员的共同努力下,取得了阶段性的成果!这三种新型多彩涂料在很大程度上减少了施工依赖性,并提高多彩涂料的稳定性和更为广泛的装饰设计效果选择空间,更接近于理想状态中的“傻瓜式”涂料。

 

 

 参考文献

[1] Bush REdward Stains and related compositions[P] United States PatentUS2161503 193966

[2] Paasche AJens Multicolor spray gun[P] United States PatentUS 2559544

[3] Zola CJohnCoating compositions and preparation thereof[P]United States Patent

US 2591904 1952-48

[4] Zola CJohn Aqueous multicolor coating compositions and preparation thereof[P]

United States PatentUS 3458328 1 9697-29