乳胶漆配方设计与工艺

基本概念：颜料体积浓度；CPVC；颜基比思考题：1乳胶漆有哪些优缺点？(P115)2请画图示意乳胶漆的组成。(P117)3如何简要理解乳胶漆的配方设计？(P118)4简述PVC与涂膜物理性能的关系。(P120-121)5简述不同乳胶漆的PVC的大致范围。(P121)6内外墙涂料的颜基比范围一般是多少？(P122）)7乳胶漆配方的设计原则有哪些？配方设计原则确定之后，如何具体实施一个产品配方设计？(P122)8在设计中高档乳胶漆配方时，填料细度是否越细越好？为什么？内外墙涂料常用的填料粒度范围是多少？(P127)9乳胶漆生产工艺装备主要包括哪些？10简述乳胶漆的基本生产过程。(P130)第六章乳胶漆配方设计与工艺乳胶漆是水溶性漆的一种，一般是以乳液聚合生成的合成树脂乳液为主要成膜物质，配以适当的颜填料、稀释剂以及其他各类辅助添加剂配制而成。乳胶漆产品具有如下优势：1.低毒无害，环保安全。2.性能好：好的乳胶漆产品，不仅表现在涂刷性、遮盖性、丰满度好，而且具有满足使用要求的性能和良好的耐久性。3.施工方便快捷，机具易于清洗。4.不燃性：乳胶漆无燃烧性，在生产，储存，运输和施工过程中皆无火灾危险。5.透水透气性。第一节乳胶漆的构成乳胶漆的组成材料很多，但大体上可以分为四类。即：颜填料、基料、辅助添加剂和稀释剂（水）。1.颜料：着色颜料和体质颜料★着色颜料的主要作用是（1）赋予涂膜遮盖力；（2）使涂膜着色，提供各种色彩★体质颜料的主要作用是（1）使涂膜消光（2）增量剂，降低涂料成本；（3）改进涂料流动性；（4）提高涂膜硬度。2.成膜物质：乳液乳胶漆是以合成树脂乳胶为主要成膜物质，其作用是自身能形成透明膜，同时又能抓住颜料，附着在基材上形成不透明涂膜，从而提供涂层基本的物理性能。3.稀释剂：水乳胶漆以水为稀释剂，其作用是调节涂料颜料粘度和流动性。4.湿润分散剂湿润分散剂的作用是为了使颜料在乳胶生产中充分发挥作用，使颜料的2次粒子完全打开，分散的同时防止二次粒子的聚集，在颜料的分散操作中，分散剂有助于二次粒子的解聚和分散，润湿剂通过改善对颜料粒子的湿润性，起到保持分散稳定的作用。5.消泡剂消泡剂的作用就是为了消除涂料在生产和施工过程中产生的泡沫或预先防止泡沫的产生。6.增稠剂增稠剂对于乳胶漆的作用是多方面的（1）防止颜料在储存过程中沉淀；(2)提高涂料的施工性；（3）提高防流挂性；（4）增加漆膜丰满性；（5）防止向多孔性底材的渗漏7.防腐剂和防霉剂防腐剂的作用是防止涂料在容器中发生腐败；防霉剂的作用是防止漆膜被霉菌污染或破坏。8.防冻剂防冻剂的作用是为了改善涂料低温储存性即涂料的抗冻性。9.成膜助剂成膜助剂的作用是为了改进聚合物乳液的成膜性能。10.PH值调节剂PH值调节剂的作用是控制一个稳定的碱性PH值。11.其它助剂乳胶漆产品根据配方应用还会添加一些诸如增塑性、防锈剂等来改善其性能。第二节乳胶漆配方设计乳胶漆的配方设计，就是在颜料和基料已经确定的情况下，决定其它各种组份在配方中的绝对数量和相对比例。一、颜料体积浓度颜料体积浓度(Pigmentvolumeconcentration)是指涂料中着色颜料和体质颜料的体积与配方中所有不挥发分(包括乳液固体分，着色颜料和体质颜料等)的总体积之比。用PVC来表示：二、PVC与涂膜物理性能的关系(1)PVC与抗拉强度、延伸率的关系图3PVC与抗拉强度及延伸率(2)PVC与涂膜光泽如图4所示，涂膜光泽在PVC~20％时，其值很高，一旦超过这个浓度，便随PVC的增加而急剧降低，在CPVC处观察不到光泽的急剧变化。(3)PVC与耐洗擦性·如图5所示，涂膜的耐擦性随着PVC的升高而大幅度直线下降，在这一变化中，看不到与CPVC相对应的急剧变化。（4)PVC与耐污染性如图5所示，涂膜在PVC之前，去除污染所需的洗刷次数随PVC的升高而降低，即PVC越高，涂膜上的污垢越容易洗掉。在临界PVC以上，对应的洗刷次数变化非常缓慢。(5)PVC与耐候性在CPVC之前，涂膜耐候性不受PVC影响，保持在一定水平。但—旦超过CPVC，耐候性便急速降低，图6可见在PVC前后的色差变化非常大的。三、实用的PVC范围确定一般地，有光涂料PVC在15—25％之间，一般外用漆PVC在40—55％之间，一般内用漆PVC在45—70％之间，而廉价的内用漆PVC在75％以上。四、颜基比涂料配方中虽然用颜料体积浓度可以判定涂料产品的大致水平，但具体应用起来比较麻烦，为了更直接、快速地粗略判定涂料的性能，引入了颜基比的概念，即涂料中颜料的质量和基料固体分质量的比值。•一般情况下，外用乳胶漆的颜基比为1-4：1内用乳胶漆的颜基比为4-8：1五乳胶漆产品配方设计•配方设计原则顾客需求原则；产品标准原则；工艺装备配套原则；材料行进性原则；简单易行原则下面以一个实际的产品配方设计过程为例，来说明如何根据图7的程序来设计合乎要求的乳胶漆产品配方。(1)产品框架；水+乳液+颜料+润湿分散剂+消泡剂+防腐防霉剂+防冻剂+成膜助剂+PH调节剂+增稠剂(2)确定的顾客需求和产品性能要求；经济型内用乳胶漆，2300元/吨，符合国标（3）初步配方设计；基料的选择与用量：苯丙乳液，〉=12%颜料的选择与用量：乳液含固量在配方中约占6%，据颜基比推算，颜料的量确定在46%左右；助剂的选择与用量：性价比；有害物质；《5%（4）配方试验；对制得的乳胶漆进行性能测试；刷痕严重，漆膜粗糙，洗刷性处于边缘等问题。（5）配方调整；采用超细材料，简化生产工艺（6）综合性能测试。六、乳胶漆配方疑点说明和应注意的关键问题1.误区：使用羟乙基纤维素制成的乳胶漆耐水性下降。一般情况下内外墙皆可使用；但，配高光漆时尽量不用；在与缔合型增稠剂配合使用时，应事先搭配比例，以防分水。2.误区：在设计深色漆配方时，可以用填料直接取代钛白粉。必须选用近似于钛白粉密度的填料来代替，并适当提高基漆粘度，以保持储存稳定性3.误区：在内墙乳胶漆配方设计时，应尽可能采用锐钛型钛白粉、立德粉、轻钙等颜填料，以保证遮盖力，降低成本。只要配方设计合理，应尽可能采用金红石型钛白粉，煅烧硅酸铝，超细填充料如滑石粉、重钙等来设计产品配方。4.误区：在设计中高档乳胶漆配方时，填料细度越细越好。外墙漆填料粒度在600-800目之间，内墙漆填料粒度在600-1250目为宜。5.其它问题（1）内墙乳胶漆设计时，选用的各种原料一定要注意其有害物质的限量。（2）在外墙配漆设计时，要选择分散性好的分散剂与抗水性好的分散剂搭配使用。（3）乙二醇和丙二醇作为乳胶漆抗冻剂，一般采用丙二醇进行外墙配漆设计；（4）在外墙配漆设计时，使用PH值调节剂，应尽可能采用氨水。（5）在选用高MFT值的乳液设计配方时，应尽可能用复配助剂来作为成膜助剂，特别是高光乳胶漆。第三节乳胶漆的工艺装备一、分散设备乳胶漆的分散设备一般采用无级变速搅拌机进行，必要时还带有液压升降装置，其变速范围在0—1480之间调整。升降范围为0—15M之间。在乳胶漆分散阶段，要求转速要高一些，以利于颜(填)料二次粒子的分散，在配漆阶段要求转速低一些，以防止涂料混合中引入大量气泡。二、研磨设备乳胶漆的研磨设备主要有胶体磨、砂磨机、三辗研磨机等，其中立式砂磨机是最常用的研磨设备。一个好的乳胶漆配方设计完成后,通过高速分散就可以达到细度要求。因此,可以取消研磨工艺过程达到提高工效的目的。三、过滤设备乳胶漆在生产过程中,由于颜填料带入的机械杂质,包装破损带入的机械杂质,未能完全溶解的固体增稠剂,以及在分散过程中沾染罐壁上的未能完全分散的颜料颗粒等,都会影响漆膜的质量。因此在成品包装之前进行过滤以除去杂质和未完全分散的颜料颗粒,是保证乳胶漆产品质量所必不可少的。目前,乳胶漆过滤设备一般为袋式过滤机,双筒袋式过滤机,其中袋式过滤机构造较简单,但清洗时需停机进行,而双筒袋式过滤机不仅效率提高而且可以不停机进行清洗。四、灌装设备乳胶漆灌装设备是近几年发展起来的半自动计量灌装机。其特点是：(1)微电脑控制或全气动控制计量灌装；(2)灌装速度快，效率高；(3)计量方式精确，误差小；(4)不滴漏、不挂流、不飞溅：(5)清洗方便。第四节乳胶漆生产工艺一、乳胶漆的基本生产过程乳胶漆的生产过程就是将各种组分的原材料按一定的顺序投入，分散均匀的过程。一般乳胶漆的生产工艺包括以下三个部分。l、白浆的制备：首先将水、分散剂、消泡剂、防霉防腐剂等液体物料投入分散罐中，搅拌均匀，在搅拌状态下将着色颜料和体质颜料依次投入，并加速分散20—40分钟，过滤。2、基料的配制：在调漆罐中投入乳液，在充分搅拌下用PH调节剂将其PH值调至8—9。在另一容器中，将增稠剂、防冻剂、成膜助剂等搅拌均匀成混合助剂，在充分搅拌下，缓慢加入到已中和的乳液中，继续搅拌约10分钟，即得配制涂料用基料。3、乳胶漆配制：在低速搅拌下，将色浆投入到已配好基料的调漆罐内，继续搅拌15分钟左右，至完全均匀后，出料。二、乳胶漆配制中的要点：1、配方材料应尽可能选用分散性好的颜料和超细填充料，从而在稳定提高产品的质量的前提下，取消研磨作业，简化生产工艺，提高生产效率。2、在前期分散阶段，可预先投入适量HEC，不仅有助于分散，同时防止或减少色浆沾壁现象，改善分散效果。3、在液体增稠剂加入之前，应尽量用3—5倍水调稀后，在充分搅拌下缓慢加入，以防局部增稠剂浓度过高使乳液结团或形成胶束。敏感的增稠剂还可放在色浆分散后投入到色浆中充分搅拌以避免上述问题。后期增稠剂如采用HEC等固体增稠剂，—是要注意速溶性，二要先充分溶解，再加入到涂料中。4、消泡剂的加入方式：一半加到色浆中去，另一半加到基料中，这样能使消泡效果更好。5、成膜助剂应尽可能以预乳化的方式加入，以防止乳液破乳倾向。6、调漆过程中，搅拌转速应控制在200—400，以防止生产过程中引入大量气泡，影响涂料质量。子贡问政。子曰：“足食，足兵，民信之矣。”子贡曰：“必不得已而去，于斯三者何先？”曰：“去兵。”子贡曰：“必不得已而去，于斯二者何先？”曰：“去食。自古皆有死，民无信不立。”------《论语.颜渊》子贡曰：“贫而无谄，富而不骄，何如？”子曰：“可也。莫若贫而乐，富而好礼者也。”------《论语.学而》