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1、,1,乳胶漆,2,学习目标,乳胶漆的概念及优缺点乳胶漆的组成及各组分特点乳胶漆的成膜机理乳胶漆的配方设计思路乳胶漆的工业化生产及设备,3,1.基本概念概述发展简史二战期间：美国合成橡胶大量过剩，丁苯胶乳问世；二战结束后：丁苯胶乳的新出路建筑涂料最早的乳胶漆（水性，环保，但易变黄、耐候性差等）；二战后不久：醋酸乙烯乳液代替丁苯乳液，乳胶漆性能获得一次飞跃。,4,20世纪50年代初：Rohm&Haas公司，丙烯酸乳液的成功开发，乳胶漆又获得一次飞跃，为发展奠定了基础60年代：各种类型共聚乳液的发展，品种多70年代以来：环保和能源危机的要求，乳胶漆进一步巩固了在建筑涂料领域的主导地位，且迅速向工业涂
2、料和维护涂料领域渗透。,5,近20年来：乳胶漆在数量、质量和品种上一直以显著速度增长乳胶漆生产技术：缔合型流变改性剂：使乳胶漆流变学性能与溶剂型涂料相媲美不透明聚合物中空微球体质颜料：使乳胶漆各项性能提升合成树脂乳液技术深入发展：为乳胶漆提供高性能基料技术相当成熟，工艺几近标准化，科研活跃发展方向：超耐候性、高性能、无污染，应用广泛,6,我国乳胶漆发展简史1958年：起步，醋酸乙烯乳液及其内墙乳胶漆的研制成功和工业化生产几年后：醋酸乙烯酯-顺丁烯二酸二丁酯共聚乳液为基料的外用乳胶漆的开发1973年：乳胶漆及其原料（合成树脂乳液、颜料分散剂、消泡剂、增稠剂和防霉剂等）的有计划研究（化工部组织）7
3、0年代末：苯丙乳液（苯乙烯-丙烯酸酯共聚乳液）及其涂料、醋丙乳液（醋酸乙烯-丙烯酸酯共聚乳液）及其涂料的开发。,7,1983年：丙烯酸单体生产线的建成（北京东方化工厂）引进十多条乳液及乳胶漆生产线建筑涂料的生产和科研水平90年代以来：国外建筑涂料大企业立邦（Nippon）、卜内门（ICI）、迪诺瓦（Dinova）、阿克苏诺贝（AkzoNobel）等的进入；世界著名乳胶漆用原料生产企业罗门哈斯（Rohm&Haas）、巴斯夫（BASF）、联合碳（UnionCarbide）等的设厂；汉高（Henkel）、罗地亚（Rhodia）、科莱恩（Clariant）、大力克（HERCOLES）等的市场开拓,8,
4、90年代以来：涂料生产设备（特别是分散设备）的大发展；乳胶漆产量增速20%/年；乳胶漆的品质和种类大幅度提高完善发展方向：纳米材料复合氟硅树脂的常温固化，有机硅改性丙烯酸酯乳液超耐候性高性能功能化环保型,乳胶漆的定义,以合成树脂乳液为基料，以水为分散介质，加入颜料、填料和助剂，经一定工艺过程制成的涂料。乳胶漆的基本组成：a.合成树脂乳液；b.颜料和填料；c.助剂；d.水。,乳胶漆与溶剂涂料的区别-分散介质,溶剂型涂料：以有机溶剂为分散介质。乳胶漆：以水为分散介质。是以合成树脂液为基料加入颜料、填料及各种助剂配制而成的一类水性涂料。,11,乳胶漆的优点1）低污染，省能源；2）性能优异，功能多样，
5、品种齐全3）透气性好，施工容易，造价低4）更新容易5）色彩丰富，造型美观,乳胶漆的局限1）环境：贮存、施工和成膜质量受环境影响大2）热塑性：有限的抗压痕和抗粘连性3)附着力：对困难低材的附着力有限4)光泽：光泽较低,a.合成树脂乳液涂料的基料，乳胶漆主要成膜物质之一，起黏结剂作用。为什么选择乳液为乳胶漆的基料？A.涂层性能与聚合物分子量相关：分子量愈高，涂层理化性能愈好；对于非反应型基料，分子量必须很高。而几十乃至几百万分子量的高聚物只有做成乳液，才能获得较低的黏度，以满足应用要求。B.乳液可做成很多品种，供不同性能要求和成本档次的乳胶漆选用。C.以水为介质，环保。,乳胶漆对合成树脂乳液的技术
6、要求：外观：胶质细腻，无粗粒子及机械杂质、色泽浅；固体含量：具实用意义的固体含量（较高黏结能力较强，涂层使用寿命长）；pH值和黏度无硬性规定，但批次间应无明显差异；低的残余单体含量：越小越好，毒性小（0.5%）；适宜的最低成膜温度（MFT）和玻璃化温度（Tg）：应明示，供涂料设计者选择；,较好的颜料亲和力和对基材的附着力；优良的稳定性（化学、机械、低温和稀释稳定性）；低的涂膜吸水性；优良的耐老化性能。,合成树脂乳液的特点环境友好型产品；聚合物分子量高达数十万至上百万，物理性能较好；体系黏度较低，下游产品使用时较为方便；最低成膜温度（MFT）适宜；稳定性：受乳化剂、保护胶体、pH值、温度、电解质
7、和外加剪切力等的影响，导致破乳。聚合工艺：对其性能有显著影响。,合成树脂乳液的主要类型,一、醋酸乙烯酯共聚乳液种类（原料）：醋酸乙烯与丙烯酸酯共聚乳液。醋酸乙烯与叔碳酸乙烯酯醋酸乙烯与乙烯醋酸乙烯与氯乙烯制造方法：胶体稳定型（市场大多数）；表面活性剂型。注意：乳胶漆不单独使用，醋酸乙烯均聚乳液（白胶）为黏结剂。,二、苯乙烯-丙烯酸酯共聚乳液概述：即苯丙乳液，是我国目前最广泛使用的乳液品种，价格较便宜、性能较好，十分适宜制作水泥砂浆、混凝土基材使用。其型号很多。特点：优异的颜料亲和力；优异的耐碱性：水泥、混凝土等；优良的耐水性：内用、外用；光泽高：苯乙烯折射率较高，高光漆；耐光性和抗沾污性稍逊于
8、其他乳液。,三、全丙烯酸酯共聚乳液概念：即全丙乳液，是甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸酯（主要是丁酯和异辛酯）共聚乳液。其综合性能非常好，为内、外墙高品质乳胶漆。特点：优异的耐老化性能：抗紫外线、保色保光性和抗粉化性优异；对颜料的亲和力强，附着力大，耐洗刷性出色；漆膜耐水性、耐化学品性优良，耐用；漆膜坚韧、抗沾污性好。,四、有机硅-丙烯酸酯共聚乳液概念：在丙烯酸酯聚合物链上引入聚硅氧烷基团的乳液。特点：改善了涂膜斥水性：有机硅优异憎水性提高涂膜透气性：防水性与透气性的平衡提高涂膜附着力：硅氧基与底材水分水解生成硅醇，其再与底材羟基（-OH）等缩聚交联；提高涂层耐老化性：形成网状结构、Si-O键离解能较高
9、，为452KJ/mol；提高涂层抗沾污性。,五、环氧树脂乳液发展历史：70年代着手研究环氧树脂的水性化（国外）特点：耐化学品性好，耐溶剂性优异；附着力强、硬度高，耐磨性好；防腐蚀性与溶剂型环氧涂料有差距。应用（无机基材）：聚合物改性水泥、屋面及卫生间的防水材料、家庭装饰用密封胶、纤维增强处理剂、地下建筑物的防护、停车坪和飞机跑道涂料、厂房地坪漆、金属基材防腐蚀涂料等。,种类：外加乳化剂型：将环氧树脂磨碎制成微米级后，加入乳化剂进行乳化制成。自乳化型A.在环氧树脂主链上引入非离子表面活性剂基团（如环氧乙烯基团），使每个环氧树脂分子有两个或两个以上的环氧基团，所得的环氧树脂不必外加乳化剂也能分散于
10、水中形成乳液。目前较多。,其他类型合成树脂乳液主要有十大类型，除以上五种外还有以下这些：含氟聚合乳液醇酸树脂乳液水性聚氨酯分散体无皂乳液可再分散乳胶粉,23,b.颜料和填料乳胶漆次要成膜物质，在无光乳胶漆中是用量最大的组分（除水外）。颜料：提供遮盖力和色彩。填料：提供粒度分布和对比率（干遮盖）增加稠度，影响流平性、光泽、漆膜耐久性等性质。,乳胶漆对着色颜料的要求a.颜色b.遮盖力c.着色力d.耐碱性e.耐光性：外用达7级以上（共1-8级）f.耐候性：外用达4.5级以上（共1-5级）g.无毒无公害性,c.助剂auxiliary定义：为改善高分子加工性能、物理机械性能，或增强功能而加入高分子体系中
11、的各种辅助物质。在乳胶漆中，助剂种类很多为什么在乳胶漆中应用助剂？乳胶漆介质是水，而水的表面张力大，极性大，蒸发热高，会造成许多缺陷，如流变性能、泡沫、低温成膜、霉变等。而适当地使用助剂能改善这些情况。满足乳胶漆在生产、贮运和施工期间的工艺操作要求，支持涂膜达到设计目标的指标。,b.种类：颜料润湿分散剂、消泡剂、增稠剂和流变改性剂、杀菌防腐剂和防霉抗藻剂、助成膜剂、pH调节剂、湿边控制剂、抗冻剂、触变剂和紫外线吸收剂等,1.分散剂是在颜料的分散过程中帮助润湿，降低浆料粘度使分散容易，并且使分散后的颗粒稳定地悬浮在液体中的助剂。,颜料润湿分散剂在乳胶漆的作用：吸附在颜/填料颗粒表面，通过降低此界
12、面张力，使颜/填料在分散过程中更迅速地经过润湿和分散达到理想的一次粒子状态；有效地防止已分离粒子的重新再结合，使之保持稳定的分散状态。具体为：a.降低色浆粘度，改善流动性；b.保证贮存稳定性；c.提高着色力和遮盖力；增加光泽，改善流平性；d.缩短颜料浆的研磨时间。,30,2.杀菌防霉剂和卫生杀虫剂乳胶漆中为什么要使用杀菌防霉剂以水为介质，会带来微生物污染；含有霉菌所需的养料：表面活性剂、保护胶体、助剂（磷酸盐类分散剂、纤维素、天然多糖衍生物、多元醇等）；体系碱性不太强：微生物适宜的生存环境。,31,防霉剂、防腐剂（1）1,2-苯并异噻唑啉-3-酮（BIT系列)（2）CMIT/MIT+释放甲醛型
13、防腐剂（3）5-氯-2-甲基-4异噻唑啉-3-酮/2-甲基-4-噻唑啉-3-酮（CMIT/MIT）（4）释放甲醛型防腐剂,2008-10-18,32,33,3.增稠剂增加其粘度，使颜料沉淀变慢，而且沉淀松散，易搅拌均匀，防止颜色不匀，和湿润分散剂一起保证涂料的贮存稳定性。增稠机理：是乳胶漆的流变助剂，在涂料中能够通过次价键而连接成网状结构，从而使涂料适度增加粘度和获得触变性，能在涂料的粘度、稳定和流变性等方面起调整作用。,34,35,4.成膜助剂目的：使乳胶漆适应低温成膜，延长施工时间，使较高Tg（玻璃化转变温度）的聚合物乳液（一般控制Tg在室温以上）得以在较低温度（一般控制在5左右）下成膜概
14、念：能有效降低聚合物乳液最低成膜温度的助剂成膜助剂。当乳液完成成膜后，成膜助剂会从涂膜中挥发，不影响聚合物的Tg，即涂膜聚合物的设计性能。,2008-10-18,36,2008-10-18,37,5.消泡剂乳胶漆为什么会有泡沫？A基本组分为合成树脂乳液、属于表面活性剂类的助剂，都会在水中产生泡沫，并使泡沫稳定化；B现代涂料粘度高，消泡困难（小泡合并缓慢、泡向表面移动的速度降低、泡膜弹性增大等使泡沫稳定）；C涂料制造过程高速化、施涂作业高速化，发生紊流、飞溅、冲击、气窝的概率增大，更易产生泡沫。,2008-10-18,38,泡沫的危害A生产操作麻烦；B泡沫中的空气阻碍颜、填料的分散；C泡沫的流溢
15、及快干性易造成浪费；D泡沫带来了细度质量的隐患；E影响涂膜质量（气泡）。,2008-10-18,39,2008-10-18,40,2008-10-18,41,d.水和助溶剂,水：分散介质助溶剂：调节水挥发速率协同成膜助剂促进乳胶漆成膜降低乳胶漆的冰点降低水的表面张力。丙二醇是趋势。,乳胶漆的环保要求（HJBZ4-1999环境标志产品技术要求水性涂料）产品质量必须符合国家规定的产品质量标准（若无国家标准，则必须执行行业标准）。企业污染物排放必须符合国家或地方规定的污染物排放标准。产品中挥发性有机物（VOC）：250g/L产品生产过程中，不得人为添加含有重金属的化合物：500mg/kg（以铅计）产
16、品生产过程中，不得人为添加甲醛及其甲醛的聚合物：500mg/kg,3.乳胶漆的成膜机理,乳胶漆成膜过程：初期恒速挥发；中期5%-10%挥发速率；后期挥发速率很慢。成膜条件：水分挥发；环境和基层温度高于MFT。（MFT最低成膜温度）乳胶漆的成膜驱动力巴顿：毛细管力迫使乳胶粒子聚结成膜。M.Visschers：缩水表面产生的力是乳胶漆成膜的主要驱动力,4.乳胶漆配方设计思路,内墙还是外墙？价格和品质指标；选择符合性能要求的乳液；根据乳液的最低成膜温度选择成膜助剂的用量；选择符合光泽和遮盖要求的颜填料（颜料、填料、遮盖聚合物）；明确施工方法、流动和流平性要求，以确定增稠剂种类；在确定增稠剂的基础上，选择配伍的分散剂；选择合适的防微生物剂、消泡剂、pH指示剂等。,2008-10-18,47,5.工业化生产,2008-10-18,48,生产设备（1）混合设备；（2）分散设备；（3）调漆设备；（4）输送设备；（5）过滤设备；（6）计量器。,谢谢,
