王晓瑞， 羊惠燕， 许建明， 谭振华， 陈玉泉
（嘉宝莉化工集团股份有限公司， 广东 江门 529000）
摘要：选用消光剂和助剂进行物理混合，通过预先制备亚浆，有效解决了消光剂在罩面清漆制备过程中的团聚问题，使配方稳定性进一步提升。对消光剂的消光原理进行了理论探讨，重点考察了消光剂的种类及添加量、乳液的种类及添加量、增稠剂体系、分散剂种类等对罩面清漆的影响。结果表明：亚浆中F168消光剂添加量为14%、罩面清漆中亚浆添加量为28%、8626乳液添加量为30%、增稠体系为0.60% TT935和0.05% TT-615、分散剂为B03时，得到的罩面清漆耐沾污性为8%，透水性为2.8 mL，20°、60°、85°光泽分别为1.3%、3.1%、4.7%，并且具有很好的漆膜性能。
关键词：水性；自清洁；罩面；消光剂；亚光
0 引言
由于水性亚光罩面清漆不仅能延长基材的寿命，节约人力物力，而且对基层平整度容忍性高，所以是研究热点之一[1]。然而市场上多数亚光清漆并非亚光，不仅光泽高，而且耐水白性、耐洗刷性、自清洁性能差[2]，因此研究一款水性自清洁亚光罩面清漆对于建筑涂料的发展具有非常重要的意义。
本文选用消光剂和助剂进行物理混合，通过预先制备亚浆，有效解决了消光剂在罩面清漆制备过程中的团聚问题，使配方稳定性进一步提升，探讨了消光机理、消光剂种类、乳液种类、增稠剂种类、分散剂及用量等对罩面清漆性能的影响。
1 试验部分
1.1 主要试验原材料
水：自来水；防冻剂：乙二醇，国药集团化学试剂有限公司；成膜助剂：十二醇酯，伊士曼化工公司；防腐剂：EG-CLF，托儿国际贸易（上海）有限公司；消泡剂：ST 2410 AC，巴斯夫（中国）有限公司；润湿剂：LCN070，科莱恩化工（中国）有限公司；pH调节剂：AMP-95，安格斯；消光剂：F168，嘉善三江化工有限公司。
1.2 主要试验仪器
EYEL4高速搅拌机：上海爱朗仪器有限公司；BGD 526耐洗刷试验仪、BGD 516/3光泽仪、刮板细度计、无石棉纤维水泥板：标格达精密仪器（广州）有限公司。
1.3 试验基础配方
亚浆基础配方见表1，罩面清漆基础配方见表2。
1.4 试验方法
1.4.1 亚浆的制备
在转速为300 ~ 400 r/min下，向水中加入防冻剂、分散剂、润湿剂、防腐剂、消泡剂、pH调节剂；转速升至700 ~ 800 r/min，搅拌5 ~ 10 min；然后转速升至1 000 r/min，加入消光剂，最后在转速为1 400 ~ 1 500 r/min，搅拌20 ~ 30 min，得到自制亚浆。
1.4.2 水性自清洁亚光罩面清漆的制备
在转速为300 ~ 400 r/min下，向水中加入防冻剂、成膜助剂、防腐剂、消泡剂、pH调节剂；转速升至700 ~ 800 r/min，搅拌3 ~ 5 min；加入自清洁乳液，继续搅拌5 ~ 8 min；然后转速升至800 ~ 900 r/min，加入增稠剂，继续搅拌15 ~ 20 min；最后加入自制亚浆，继续搅拌10 ~ 15 min，得到水性自清洁亚光罩面清漆。
1.5 分析与测试
按GB/T 9269—1988中A法测试黏度；按HG/T 5065—2016《建筑涂料罩光清漆》测试罩面清漆漆膜的耐洗刷、耐沾污等性能；采用无石棉纤维水泥平板为底材，按耐沾污的刷涂量来进行制板，按照JG/T 210《建筑内外墙用底漆》附录A测试透水性；采用透明玻璃板为底材，用150 μm的湿膜制备器制膜，60 ℃烘箱烘烤30 min后取出，2/3泡在水中，1 d后观察漆膜是否鼓泡、起皱、泛白、脱落，同时观察漆膜是否恢复。
2 结果与讨论
2.1 消光原理的探讨
漆膜消光主要是通过两种途径来实现的，一种是通过改变漆膜在干燥过程中漆膜的收缩程度达到表面凹凸不平，从而达到漆膜消光；另一种是通过添加具有颗粒状态的消光剂来改变漆膜表面的粗糙度，从而达到漆膜消光[3]。
光线投射到物体的表面会发生反射，物体表面对光线的反射能力称为光泽，衡量物体表面对光线反射能力的大小，称为光泽度[4]。物体表面的光泽度越高，它反射光线的能力就越强，亮度也就越高。光泽度大小通过光泽仪来测定，光电入射角通常分为20°、60°和85°三种，60°适用于所有漆膜，20°特别适用于高光漆膜，而85°主要用来鉴别亚光和无光。涂料光泽度一般可分为亮光、半光、亚光等几种[5]。
图1消光原理
如图1所示，消光剂使漆膜表面变得粗糙，当光线照射在漆膜上后产生散乱的光反射，破坏了漆膜表面的镜面反射，镜面反射转化为漫反射，使漆膜光泽下降，从而起到消光作用。
2.2 消光剂的选择
消光剂通常应该具有：1）折射率低，透明性好；2）耐磨、抗划痕；3）良好的分散和再分散性能；4）化学性质稳定；5）消光效率高；6）贮存稳定性好。
二氧化硅消光性能主要取决于其平均粒径、比表面积、孔隙率、吸油量和透明度等因素。二氧化硅的平均粒径越大，漆膜表面的粗糙度越大，消光性能越好，但太粗会影响手感，太细又会影响施工；对于同粒径的消光剂，孔隙率越高，吸油量越大，其消光性能越好。
消光剂的主要技术性能参数见表3。由表3可知，F168的粒径最小，比表面积、孔隙率、吸油量、透明度最好，消光性能最好；ED30的粒径较大，比表面积、孔隙率、吸油量较好，但透明度一般，消光性能次之；ML389、ED30、TS100、ML839的比表面积、孔隙率、吸油量、透明度一般，消光性能一般。综上所述，本文优选F168二氧化硅消光剂。
2.3 消光剂添加量对亚浆的影响
消光剂添加量对亚浆的影响见表4。由表4可知，随着消光剂的添加量从6%增加到12%时，打浆容易且亚浆黏度逐渐升高，但亚浆贮存7 d后均出现分水；当消光剂添加量增加为14%时，不仅打浆容易，而且贮存7 d后呈膏状，没有出现分层状态，这是因为消光剂具有吸油量，随着消光剂的增多，吸收的水分也越多，从而使亚浆的黏度上升；但消光剂添加量从16%增加到18%，打浆逐渐变难。综上说述，消光剂的最佳添加量为14%。
2.4 亚浆添加量对罩面清漆光泽的影响
亚浆添加量对罩面清漆光泽的影响见图2。由图2可以看出，亚浆添加量从0增加到14%时，罩面清漆的20°光泽在不断减小，当亚浆添加量从14%继续增加到35%时，20°光泽降低不明显，趋于稳定；亚浆添加量从0增加到28%时，罩面清漆的60°光泽在不断减小，当亚浆添加量继续增加到35%时，60°光泽降低不明显，趋于稳定；亚浆添加量从0增加到28%时，罩面清漆的85°光泽在不断减小，但当亚浆添加量从28%继续增加到35%时，光泽逐渐升高，这是因为亚浆的增加使得罩面中的消光剂出现了堆积，使漆膜的粗糙度降低，从而增加了85°光泽，并且也造成了亚浆的浪费。综上说述，亚浆的最佳添加量为28%。
2.5 乳液种类对罩面清漆的影响
乳液是涂料的核心，影响着涂料的主要性能。乳液种类对罩面清漆的影响见表5。由表5可知，从光泽上看，85°光泽由低到高的顺序是：DC832＜8065＜8626＜8067≈DC833＜996KD＜8690＜3799A，这是因为乳液自身的光泽有所差异，而DC832、8065、8626自身的乳液漆膜较粗糙，罩面清漆中加入消光剂后协同降低了漆膜光泽；从透水性来看，由小到大的顺序是：3799A＜8626＜996KD＜8690＜8067＜DC832≈DC833≈8065，这主要与乳液的亲疏水性和漆膜致密性有关；从耐沾污性能来看，由低到高的顺序是：8067≈8626≈DC832＜DC833＜8065＜8690＜996KD＜3799A；从漆膜表面效果来看，8690、8065和8067均出现轻微开裂，可能是因为乳液的成膜温度较高，成膜助剂量不够，导致漆膜未能充分成膜；从耐水白及恢复性来看，8067泡水后轻微鼓泡，不可恢复，而其他轻微发白，均可恢复。综上所述，本试验优选8626。
2.6 乳液用量对罩面清漆的影响
乳液用量主要决定着漆膜的光泽、透水性和耐沾污性。乳液用量对罩面清漆的影响见表6。由表6可知，随着乳液用量的增加，85°光泽逐渐升高，20°和60°光泽变化不大，这是因为随着乳液添加量的提升，漆膜平整度上升，导致漆膜光泽变高；随着乳液用量从10%增加到30%，透水性逐渐降低，但乳液用量超过30%后，透水性降低不明显，这是因为乳液用量越多，漆膜越致密，所以透水性越低，但随着乳液用量进一步增多，漆膜的致密性提高不明显，所以透水性降低不明显；随着乳液用量从10%增加到30%，耐沾污性逐渐降低，但超过30%后逐渐稳定，这是因为低乳液含量下，漆膜的孔隙率高，污染源更容易吸附到漆膜中所致，随着乳液含量变高，漆膜变得致密，更不容易被污染。综上所述，优选的乳液用量为30%，此时的透水性为2.8 mL，20°、60°、85°光泽分别为1.3%、3.1%、4.7%，耐沾污性为8.1%。
2.7 增稠剂体系对罩面清漆贮存性能的影响
增稠剂直接影响着涂料的生产、贮存、施工等性能。增稠体系对罩面清漆贮存性能的影响见表7。由表7可知，从黏度的变化来看，后增稠幅度由小到大的增稠体系编号顺序是6＜1＜4＜2＜5＜3，并且发现体系4、5和6贮存7 d后底部有硬块，而1、2和3底部无硬块，这是因为TT-615的触变性高，使消光剂具有很好的悬浮性，但体系2、3后增稠略大。综上说述，优选增稠体系1，即0.60%TT935+0.05%TT-615。
2.8 分散剂种类对罩面清漆透水性的影响
分散剂不仅可使粉料很好地分散，而且对漆膜的透水性有影响，透水性较大易导致外部水分进入涂层内部，从而引起漆膜泛白。分散剂种类对罩面清漆透水性的影响见表8。由表8可知，乳液添加量为30%，不同分散剂的透水性由小到大的顺序是B03＜Dispexcx 4240＜731A＜P30≈OROTAN 1124＜D-26，而且其黏度也各不相同，导致施工性不同，所以分散剂一般不可以等量替代。综上所述，优选B03分散剂。
2.9 优选条件得到的罩面清漆性能
水性自清洁亚光罩面清漆的最佳条件：消光剂选用F168，亚浆中消光剂添加量为14%，罩面清漆中亚浆添加量为28%，罩面乳液8626添加量为30%，增稠体系为0.60%TT935+0.05%TT-615，优选的分散剂为B03，得到的罩面清漆性能见表9。
3 结语
1）在制备罩面清漆的过程中，通过预先制备亚浆，有效地解决了消光剂在罩面清漆中的团聚问题，使得配方稳定性进一步提升。
2）通过筛选消光剂种类及用量、乳液种类及用量、增稠剂体系、分散剂种类等，确立了水性自清洁亚光罩面清漆的最佳条件：选用F168消光粉，亚浆中消光剂添加量为14%，罩面中亚浆添加量为28%，罩面乳液8626添加量为30%，增稠体系为0.60%TT935和0.05%TT-615，分散剂为B03，得到罩面清漆的耐沾污性为8%，透水性为2.8 mL，20°、60°、85°光泽分别为1.3%、3.1%、4.7%，并且具有很好的漆膜性能。
（详情见《现代涂料与涂装》2020-5期）
（详情见《现代涂料与涂装》2020-5期）
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