周文华 常熟巴德富科技有限公司
摘要：阐述了水包水多彩涂料的原理,分别对比了分散相或连续相中不同乳液对水包水多彩涂料黏度的影响,主要从乳液与保护胶的反应性及乳液对多彩涂料体系的黏度稳定性的影响方面进行了探讨。结果表明,在所讨论的多彩涂料体系中,由所选乳液RS–2788、RS–2798、RS–3799、RS–3799A等制得的多彩涂料成品具有良好的黏度稳定性。
关键词：水包水 多彩涂料 乳液 保护胶 黏度 稳定性
水包水多彩涂料是一种目前较流行的新型装饰涂料，简单地说是一种以水性乳胶的小液滴构成涂料的分散相，保护胶水溶液构成连续相的多相悬浮体。因其色彩丰富，施工方便，经1 次喷涂就能得到仿大理石装饰效果，仿真度极高，且价格低廉，材料易得，节能环保性高，翻修、更新方便，在墙体建筑工程装饰中被越来越广泛地应用。
要实现“水包水”的悬浮体，就必须在把水性乳胶涂料分散于保护胶水溶液中的瞬间，在乳液滴的表面形成一层不溶于水的柔性膜，这层柔性膜除了能阻止膜内涂料组分及膜外的保护胶液组分互相扩散、渗透外，还防止颜料之间发生聚集、凝结。喷涂施工后，湿膜中的乳液滴在水相中仍保持悬浮状态，随涂膜中水分的挥发，乳液滴相互堆砌、融合，最终形成牢固的多彩花纹涂膜。因此， 分散相（基础漆）须具备4 个功能：
① 优良的黏度稳定性， 可确保批次彩点的稳定；②极好的相溶性、展色性，易调出高性价比的颜色并确保不浮色发花；③优良的耐水白性，确保外墙装饰应用时不出现色点发软、脱落；④良好的耐候性。分散介质（含保护胶的连续相）须具备6 个功能：①作为分散介质，使分散相能均匀地分散其中；②作为保护胶，使彩色基础漆与保护胶相接触的瞬间迅速形成一层不溶于水的柔性膜，确保分散相不会破渗；③优良的稳定性，不与保护胶和其他材料反应稠化； ④ 优良的耐水白性；⑤良好的彩点清晰通透度；⑥优良的耐候性。要达到以上要求，对在多彩涂料中用于基础漆的乳液和连续相的乳液会有特定的选择标准及检测控制方法。
1 实验部分
掌握水包水多彩涂料中分散相乳液和连续相乳液的选择和优化方法，所制多彩涂料成品就能黏度稳定，不渗色，通透度及耐水白性良好，彩点强度优异。所制水包水多彩涂料质量需符合HG/T 4343 — 2012 《水性多彩建筑涂料标准》。
1.1 原料
1.1.1 乳液
RS – 9389 纯丙乳液、RS – 6733 纯丙乳液、RS – 2788 纯丙乳液、RS – 996AD 硅丙乳液、RS –3788 硅丙乳液、RS – 3799 硅丙乳液、RS – 3799A硅丙乳液：常熟巴德富科技有限公司；BLJ – 9381纯丙乳液、BLJ – 9385 纯丙乳液、BLJ – KD97C 硅丙乳液： 上海保立佳化工有限公司；LWJ– 8398纯丙乳液： 江苏李文甲化工有限公司；R–17 纯丙乳液（WH）、T–77 纯丙乳液、T–88 硅丙乳液、0280 硅丙乳液： 市场上某公司定制产品；SC –138 纯丙乳液、7026G 纯丙乳液： 德国巴斯夫化工有限公司；AP– 5086 弹性乳液、AP– 4765硅丙乳液、AP– 4691 硅丙乳液：日本昭和化工有限公司；TRC– 4370 纯丙乳液、RC– 3688 硅丙乳液、TD– 661B 硅丙乳液：江苏日出化工有限公司；XG– 5006 纯丙乳液、XG– 5581 硅丙乳液： 河北新光化工有限公司；WH– 8087 硅丙乳液： 万化化学集团股份有限公司。
1.1.2 其他原料
Laponite GR – S482A 保护胶、Laponite GR –SRD 保护胶、GRB– 88 多彩保护增稠剂、GR–5027 分散剂、GR– 109 润湿剂、GR– 930 消泡剂、GR– 906 消泡剂、GR– 916 消泡剂、GR– 935 流变剂、GRIT 多彩专用主防腐剂、GRS– 09 多彩专用辅防腐剂、抗霉抗水解纤维素A、抗霉抗水解纤维素B、低阳煅烧多彩专用高岭土、Texanol 成膜助剂：GR 集团有限公司（伊士曼）；R– 996 金红石型钛白粉：四川龙蟒集团；其他材料：市售。
1.2 仪器设备
SFJ – 400 高速分散机：上海现代环境工程有限公司；STM–V 斯托默黏度计： 上海现代环境工程有限公司；W–77 水包水仿石涂料专用喷枪：杭州城宇涂装设备有限公司；DC–2 多彩粒子筛滤机：江阴市雄威化工机械有限公司。
1.3 实验方法及过程
制备w（GR–S482A）为7% 的保护胶预分散体（简称7%GR–S482A）： 先将准确称量的930 g去离子水倒入洁净的专用分散容器中；将分散容器置于SFJ – 400 高速分散机下固定好， 调分散盘转速为500 r/min； 再将准确称量的70 g GR–S482A 缓慢投入盛水的分散容器中；调分散盘转速为2 000 r/min 进行分散（分散时间受环境温度影响：夏天，45 min；春秋冬，90 min）；分散好后用75 μm（200 目）过滤布过滤备用。所有测试乳液预先用120 μm（120 目）过滤布过滤，备用。
2 结果与讨论
2.1 水包水多彩涂料乳液的选择
2.1.1 分散相乳液的选择
分散相乳液分为凝胶型、反应型和非反应型3 种。所谓凝胶型就是指乳液与保护胶混合后的在96 h 内斯托默黏度计的KU 值（以下简称KU 值）非常大，乳液呈胶化果冻状，用斯托默黏度计测不出来；反应型是指乳液与保护胶混合后的KU值在24 h 内有很大变化，但48 ~ 96 h 区间KU 值变化率低于15%；非反应型是指乳液与保护胶混合后的KU 值在初始KU 值至96 h 内的KU 值变化率低于15%。
KU 值测试方法： 将待选乳液与w（GR–S482A）为7% 的预分散体按质量比1 : 1 混匀后进行测试。
分散相乳液与保护胶混合后KU 值的测试结果如表1 所示。
注：1) 初始KU值是指乳液与保护胶搅匀1 min 后立刻测得的KU值数据；2) 区间KU值变化率=(最高KU值–最低KU值)/最低KU值，本课题中仅取48、72、96 h 所测值计算，下同；3)KU值变化率=(96 h 的KU值–初始KU值)/初始KU值，下同
由表1 可知， 对于保护胶GR– S482A 体系，属于凝胶型的乳液有BLJ – 9381、BLJ –9385、SC – 138、7026G； 反应型乳液有R–17、RS –6733；非反应型乳液有T–77、LWJ– 8398、RS –2788、RS – 2798、AP– 5086、XG– 5006。
由上述测试数据可作出判断：①对分散相乳液的选择，凝胶型乳液会严重影响水包水多彩成品的稳定性，所以不考虑；②反应型与非反应型2 种乳液是制作水包水多彩涂料的选择对象，但还需结合与色浆的展色性（静态展色和动态展色）、与纤维素反应性、与其他材料的反应性、彩粒强度、彩粒渗色性、耐水性、温差稳定性等多种因素进行优选。经过一系列的测试优化，本课题选择了反应型乳液RS – 6733 和非反应型乳液RS –2788、RS – 2798 为分散相乳液。
2.1.2 分散介质（连续相）乳液选择
同样可以根据KU 值变化率，将连续相乳液也分为凝胶型、反应型、非反应型3 种。凝胶型是指乳液与保护胶混合后的KU 值在96 h 内黏度非常大，呈胶化果冻状，其黏度用斯托默黏度计测不出来；反应型是指乳液与保护胶混合后的黏度在24 h 内有很大变化，但符合本课题初选要求的条件是KU 值变化率低于15% 且48 ~ 96 h 区间KU 值变化率低于5%；非反应型是指乳液与保护胶混合后的KU 值在初始KU 值至96 h 时的KU值的变化率低于1%。
KU 值测试方法与2.1.1中相同。连续相乳液与保护胶混合后KU 值的测试结果如表2 所示。.
注：未测出是指KU值较低，用斯托默黏度计难以测出；若未测出的KU值是初始KU值时，计算KU值变化率就以1 h时所测的KU 值替代，依次类推
由表2 可知，凝胶型乳液有AP– 4691，反应型乳液有RS – 3788、TD– 661B， 非反应型乳液有RS – 3799、RS – 3799A。
因此，由上述讨论可确定：①对于连续相乳液的选择，凝胶型乳液与KU 值变化率大于15%的乳液不利于体系的黏度稳定性， 影响彩粒的强度， 也不利于施工； ② 反应型与非反应型乳液是制作水包水多彩涂料的选择对象，结合体系黏度稳定性、低温储存稳定性、增稠响应性、彩粒的通透度、耐水性、耐水白性、耐擦洗性、耐候性等因素优选出符合水包水多彩涂料连续相的乳液。经过一系列的测试优化，本课题选择了反应型乳液RS – 3788 和非反应型乳液RS – 3799、RS – 3799A 为连续相乳液。
2.2 水包水多彩涂料黏度稳定性实验
水包水多彩涂料配方表3。
2.2.1 分散相乳液KU 值变化
根据2.1.1 中选定的分散相乳液进行多彩涂料的黏度稳定性实验，结果见表4。
从表4 可看出：RS – 2788、RS – 2798 在分散相配方中呈现优异的黏度稳定性。
2.2.2 连续相乳液KU 值变化
根据2.1.2 中连续相乳液的选择结果，考察了连续相乳液的黏度稳定性，结果见表5。
从表5 可看出：所选乳液的KU 值变化都不大，单就连续相乳液KU 值指标而言，均“符合”要求，但结合前面的乳液与保护胶反应实验及乳液耐水性、耐水白、耐候性、耐污性、彩点通透度、增稠响应性实验等综合评估，RS – 3799 和RS – 3799A 有更优异的表现。
2.2.3 成品漆黏度变化（表6）
从表6 可看出：若排除配方中增稠剂对黏度变化的影响，就乳液本身对水包水多彩涂料黏度的影响来说， 由优选出的RS – 2788、RS – 2798、RS – 3799、RS – 3799A 所制得的多彩涂料成品的黏度表现出了优异的稳定性。
3 结论
针对水包水多彩涂料体系中基础漆（分散相）乳液和分散介质（连续相）乳液对体系黏度的影响进行了探讨， 在所讨论的体系中使用优选出的RS – 2788、RS – 2798、RS – 3799、RS – 3799A 等乳液制得了黏度稳定的成品多彩涂料。黏度的稳定是水包水多彩涂料最重要的指标之一，稳定的体系有利于贮存、运输和施工应用。
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