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1、建筑涂料与涂装技术讲座,第二讲 乳胶涂料基础知识简介,一、乳胶涂料的定义 二、乳胶涂料的主要功能及特点 三、乳胶涂料的基本组成 四、乳胶涂料的成膜机理 五、乳胶涂料的配方设计 六、乳胶涂料的主要品种及要求 七、乳胶涂料的发展现状与趋势,一、乳胶涂料的定义,涂覆于物体表面，能够形成牢固附着且具一定使用功能的连续薄膜的配套材料，称之为涂料。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，叫做乳胶涂料，简称乳胶漆。 乳胶漆的关键特征是以合成树脂乳液为基料，以水为分散介质。乳胶漆是合成树脂固体微粒在水中的分散体和颜料、填料颗粒在水（各种助剂的水溶液）中分散体的混合
2、物。前一分散体属于胶体分散，而后一分散体属于悬浮分散或叫做粗分散。就乳胶漆而言，属于粗分散体系。乳胶漆整体一般都含有颜料和填料，但乳胶清漆不含颜料和填料，有光乳胶漆往往仅含颜料而不含填料。 乳液（emulsion）、乳胶（latex）和分散体（dispersion），都是指一种物质（分散相）在另一种物质（分散介质）中的分散体系。其中乳液是一种液体以极小的液滴形式分散在另一种互不相溶的液体中所构成的分散体，而乳胶则是由乳液聚合制得的不溶于水的合成树脂微粒分散在水中形成的分散体。两者虽然均被称为胶体分散体，而且在涂料界也往往不加区别，但我们自己心中一定要清楚，二者本身实际上是有所区别的。,二、乳胶
3、涂料的主要功能及特点,乳胶涂料作为建筑涂料的重要组成部分，其 主要功能是：1、装饰功能 2、防护功能 3、调节建筑物的使用功能 4、特殊功能,1、装饰功能。 即：通过建筑乳胶涂料的合理选择与应用，赋予建筑物丰富各异的色彩与质感，从而实现建（构）筑物的预期装饰效果与目标。 2、防护功能 任何物体，均难避免自然环境因素造成的影响与侵蚀，建（构）筑物通过乳胶涂料的合理选用，则能有效的发挥其缓蚀，阻隔，遮蔽等作用，从而延长其使用寿命，减缓环境因素造成的性能降低与劣化。 3、调节建筑物的使用功能 使用不同类型的建筑涂料并伴以相适应的施工工艺，将赋予涂层不同的性能与特点。例如不同的色彩、光泽及质感等。从而
4、调节建筑物的使用功能及效果。例如：1.利用清新的冷以往往用作书房和会议室；2.色彩活跃的房间往往被用作儿童房等。,4、特殊功能 即通过涂料配方的科学设计赋予涂层防霉、杀菌、吸音、导电、反射（发射）、隔热等性能，从而扩大了涂料应用范围及领域。 各种乳液涂料发起人在不同的特点与优势，概言之，其主要在于： 以水为分散介质，是一种既省资源又安全的环境友好型涂料。 施工方便，可刷涂、滚涂和喷涂。可用水稀释，涂刷工具可以很方便地用水立即清洗。 涂膜表干时间快，在合适的气候条件下，一般24h左右可重涂，1天可施涂二三道。 基于乳胶漆的成膜机理，透气性好，对基层含水率的要求不如溶剂型涂料那么严，能避免因不透气
5、而造成的涂膜起泡和脱落问题，还能大大缓解结露，或不结露。 耐水性好，乳胶漆虽然是单组分水性涂料，但其干燥成膜后，涂膜不溶于水，具有很好的耐水性。 性能能满足保护和装饰等要求，所以使用范围不断扩大。 当然，乳胶漆也存在一些不尽如人意之处。主要在于： 最低成膜温度高，一般为5以上，所以在寒冷的地区冬季不宜施工。 干燥成膜受环境温度、湿度和风速等影响较大。通常施工温度应在覆盖温度以上 实干时间长。完全成膜，需要一周乃至几周的时间。 贮存运输温度要在0以上。 光泽较低。通常只能制备光泽80以下的涂料因此，在实际应用中需要正确认识乳胶涂料的特点，加以科学的选择与应用。,三、乳胶涂料的基本组成,如同其他涂
6、料一样，乳胶涂料的基本组成主要包括以下四个部分： 1、基料 乳胶涂料的基料的主要品种包括各类醋丙、叔醋丙、叔醋、苯丙、纯丙、硅丙、氟碳、氟硅丙等乳液。各种乳液作为乳胶涂料的不同主体成膜物，而对乳胶涂料和涂层的性能，起着决定性的作用与影响。 2、颜料及填料 乳胶涂料所用的颜料分为着色颜料和效应颜料两大类。常用的着色颜料有：“铁红、铁黄、碳黑、钛白粉、酞菁兰、永固红、永固黄、永固紫”等；而闪光铝粉、包膜鳞片、彩色中空陶资微珠等，往往作为效应颜料而采用。 填料亦称体质颜料，通常为折射率1.7的白色或略带颜色的粉体材料，主要用于补充着色颜料之不足，增加涂料的PVC，改善涂料及涂膜的物化性、经济性。乳胶
7、漆常用的填料主要包括：高岭土、硅灰石、重钙、轻钙、沉淀硫酸钡、云母粉、滑石粉等。配方设计师通常根据涂料和涂层的技术要求，加以科学的选择与应用。 3、助剂 乳胶涂料所用的助剂包括：分散剂、润湿剂、消泡剂、增稠剂、流变剂、成膜助剂等诸多品种与门类。各类助剂的科学选择与配伍，不仅关系着涂料和涂层的性能与质量，同时也是涂料设计者的水平经验表征与体现。 4、分散介质与助溶剂 乳胶涂料采用的分散介质为电导率20us/cm的去离子水。而乙二醇、1.2-丙二醇等，通常被用作助成膜剂或称乳胶涂料的助溶剂、防冻剂。可以降低乳胶涂料的水点温度。,四、乳胶涂料的成膜机理,乳胶涂料的成膜机理至今尚未取得一致的认识与结论
8、。然而大多数乳胶涂料研究者认为，其成膜过程主要包括以下阶段与步骤（参看图4-1）。4-1 乳胶漆的成膜过程示意图 由此不难理解乳胶涂料的成膜质量，主要取决于：初期阶段的乳液水分恒速挥发，中期阶段乳液粒子的相互接触，紧密堆积，以及后期阶段的渗透，变形、缠绕、聚结状况。因此： 环境温度、湿度和时间； 聚合物的化学组成和结构； 聚合物的粒径大小与分布。尤其是聚合物乳液的种类、性质、粒径大小、玻璃化温度、最低成膜温度，以及环境温度、湿度、时间等，对乳胶漆的成膜起着决定性的作用与影响。,五、乳胶涂料的配方设计,乳胶涂料的配方设计是一项相对复杂的技术工作，目前还处于由经验技艺向着科学技术的转变过程之中。配
9、方设计首先要明确目标，其次是了解原材料的性能价格，以及各组分之间的相互作用关系，另外还要具有比较丰富的实际经验，只有这样，才能完成一个比较合理的乳胶涂料配方设计；而在这里只能介绍配方设计涉及的几个技术关键与要点。,1、性能目标的确定 2、原材料的选择 3、颜料体积浓度（PVC）和颜基比（P/B） 4、涂料遮盖力 5、涂料的开放时间 6、抗干燥收缩裂缝 7、配方设计的调整与优化,1、性能目标的确定 当您接受一项乳胶漆的配方设计任务时，首先要明确的是所设计乳胶漆品种的应用目标和性能要求。无论所设计的是通用或专用品种，都要既定性又定量地列出要求达到的技术指标，并明确考核各项指标的检测方法。如果研制的
10、是一个通用型品种，则很可能这些指标就是既有的国内外某个标准或层次的技术指标；如果研制的是一个特殊品种，则所罗列的技术指标将来会构成一个新的产品标准。这里要注意的是：首先不要盲目地把指标定得过高，因为高指标即意味着高成本；其次是要兼顾性能的平衡，不要顾此失彼；最后，要注意乳胶漆的性能测试结果往往波动较大，所以确定指标时既要心中有数，又要留有余地。,2、原材料的选择 目标确定后，接着就是选择原材料，有一点是共同的，就是不管什么原料都要求其质量稳定，这对生产而言，则是十分重要的。原料选择关系到供应商的选择，一定要选择那些不仅能提供合格原料，而且能提供优质服务的供应商和生产厂家。,（1）乳液选择：对于
11、内墙乳胶漆，一般可选用苯丙乳液、醋丙乳液、醋叔乳液和醋酸乙 烯-乙 烯共聚乳液。国内用得较多的是苯丙乳液和醋丙乳液。醋丙乳液价格适 中，苯丙乳液黏结颜料能力高。 对于外墙乳胶漆，硅丙乳液、纯丙乳液、苯丙乳液、醋叔乳液等均可选择。国内目前用得最多的则是纯丙乳液，因为其性价比高易于被人们所接受。 玻璃化温度、最低成膜温度、平均粒径和粒径分布等是影响聚合物乳液选择的定量指标。如有光乳胶漆一般选用Tg较高的乳液，平均粒径较细的乳液对颜料、填料的黏结能力往往比较强。 实际上真正决定乳液选择的往往是一些说明书上没有直接表达的定性和定量指标或因素。例如，聚合物的构成、残余单体含量、乳液对漆膜光泽、附着力、物
12、理机械性能和室内外耐用性能的影响等。这些指标或因素，有的是厂家保密而难以提供，有的是配方影响因素太多，无法简单的定量。但是对产品说明书的全面消化，尤其是它们的配方举例，包括与乳液供应厂家技术人员的交流，加上自身对聚合物乳液的知识积累，便能较为准确地选出具有资格进入筛选过程的备选品。,（2）颜填料选择： 乳胶涂料、颜料选择的关键在于优化颜料的颜色（色调、明度与彩度）、遮盖力、着色力、吸油量、化学组成，耐光耐候性，最粒形状和粒度分布、含水率，以及制漆性能等指标。为此，作为外墙乳胶涂料的着色颜料，则应首选、耐水性、耐油性、耐酸性、耐碱性达4-5级，耐光性达7-8级，比重、吸油量、PH值、耐热性等均较
13、适中，且其油、水分散性能均较优异的市售品。而考虑到重庆地区酸雨环境条件，作为外墙面涂乳胶涂料的体质填料，则应充分考虑赋予涂层优异的耐酸性。一般不宜选择耐酸性差的重钙类填料。,（3）助剂及其他原料的选择： 乳胶涂料助剂选择的目的在于合理确定其具体的品种与用量。其中至关重要的是基消泡系统、增稠系统的科学设计与选择。 实践证明： 矿物油类消泡剂比较适合用于平光和丝光乳胶漆，而不适用于拉毛漆、复型漆等。 有机硅类消泡剂效果好、用量低，但使用不当则易出现缩边、缩孔等庇病。 对于高粘度的乳胶漆，宜采用聚硅类和含硅类复配的消泡剂。 消泡剂的用量是一般和高粘度乳胶漆为0.3%-0.8%；低粘度乳胶漆为0.1-
14、0.3%。 消泡剂的初选结果必须经过实际的验证与优化。有一点必须注意所选择的通常应在24h后，才能检查其实防效果。乳胶涂料常用的增稠剂主要包括：纤维素 及其衍生物，碱溶胀ASE及HASE，聚氨酯HEUR及疏水改性非聚氨酯HENN等诸多门类与品种。纤维素醚及其衍生物类增稠剂的增稠机理是由于氢键具有很高的水合作用，进而通过其分子吸水膨胀、缠绕而增稠。这类增稠剂的优点是：与乳胶漆中各组份的相容性好，对PH值变化的容忍度大，保水性好，触变性高。缺点是：低剪粘度高，流平性差，并对涂膜光泽产生不良影响。碱溶胀的增稠剂分为缔合型的HASE和非缔合型的ASE两种类型。非缔合型的ASE是聚丙烯酸盐碱溶胀乳液，其
15、增稠的机理是在碱性体系中发生中和反应，树脂被溶解、羧基在静电排斥作用下使聚合物链段伸展，从而使体系增稠。其典型的代表是Rohm&Haas、Co的ASE-60。,缔合型HASE是疏水改性的聚丙烯酸盐碱溶胀型乳液，其增稠机理是在ASE的基础上，加上了疏水链段与乳胶粒子及颜填料粒子的缔合结构，从而促使了乳胶涂料体系的粘度增高。非离子缔合型聚氨增稠剂HEUR，是一种疏水改性的乙氧基聚氨酯水溶性聚合物。其增稠的机理是：HEUR在乳胶漆体系中，像表面活性剂一样形成胶束。即疏水端与乳胶粒子，表面活性剂等的疏水结构吸附在一起，形成立体网状结构，达到增稠效果。其特点是由于低剪切速率粘度低，所以流平性较好，对涂料
16、的光泽无不良影响；而高剪切速率粘度高，涂料滚涂施工抗飞溅性好，涂层丰满度高。但是由于疏水结构相互吸附缔合，所以体系中任一组份HLB值的改变，增稠效果均将发生变化。至于疏水改性非聚氨酯增稠剂（HENN）及各类无机增稠剂、络合型有机金属化合物类增稠剂等，出于不同的增稠机理，也可加以科学的选择与应用。这里需要强调的是：增稠剂的选择不能仅仅考虑其自身的性能与特点，更重要的是要同时考虑乳液、表面活性剂、成膜助剂等的综合作用与影响。一般说来对高PVC乳胶涂料，由于乳液含量低，而颜填料用量高，为保证其贮存不分层，因此宜采用HEC和ASE或HASE复配的增稠剂，而对中等PVC或低PVC乳胶涂料而言，由于乳液含量较高，则可通过不同粘度曲线的缔合型增稠剂配合使用，达到预期的性能与效果。同时有人认为，在大多数体系中以HASE、HEUR或HEC、HASE、HEUR搭配使用，均能取得满意的效果。而以HEC或HEUR搭配使用，则因亲水亲油差距过大，往往导致分层与分水。此外，作为乳胶涂料涉及的润湿剂、分散剂、杀菌剂、防霉剂、成膜助剂、助成膜剂以及去离子水等，也都关系着乳胶涂料生产、使用的性能与效果。因此，可以认为：乳胶涂料原料选择的要旨在于各种原料的科学配伍与协合。,
