摘　要 : 闡述了鈣膠漆的成膜特點(diǎn)和制備方法 ; 對(duì)比了鈣膠漆與乳膠漆的不同 ; 展望了鈣膠漆的發(fā)展前景。

　　關(guān)鍵詞 : 石灰 ; 鈣膠漆 ; 乳膠漆 ; 顏料體積濃度

　　0 　引　言

　　近年來 , 石油化工類原材料價(jià)格暴漲 , 涂料成本大幅攀升 , 顯著壓縮了生產(chǎn)商的利潤(rùn)空間。在原材料難以預(yù)料的頻頻提價(jià)面前 , 依靠挖掘“乳膠漆”這種成熟產(chǎn)品潛力來解決生產(chǎn)成本過高的問題已難奏效。研制高性能、低成本的新型涂料已成為改變這種局面的zui積極選擇。長(zhǎng)期流行于民間的“石灰涂料”成本低廉 , 具有一定的自成膜能力 , 但由于不能貯存 , 只是即配即用、自配自用。雖廣泛流行卻無法進(jìn)入市場(chǎng)。借鑒石灰涂料這種古老產(chǎn)品的優(yōu)點(diǎn) , 以現(xiàn)代合成化工的成果對(duì)其缺點(diǎn)進(jìn)行改進(jìn) , 研制出一種性能好、成本低的新型涂料便成為本文的目的。本涂料以氧化鈣、氫氧化鈣和灰鈣粉等為主要填料和無機(jī)基料 , 以丙烯酸樹脂乳液或乙烯 - 乙酸乙烯樹脂乳液為有機(jī)基料 , 因此 , 稱此涂料為“鈣膠漆”。表面活性劑及相應(yīng)的增稠劑解決了樹脂類乳液在石灰膠體這種鈣離子密度*的體系中破乳的難題。

　　1 　乳膠漆與鈣膠漆不同的成膜特點(diǎn)

　　1. 1 　乳膠漆的成膜特性

　　乳膠漆的顏填料是惰性材料 , 其在涂膜中起骨架作用 , 本身不具備黏結(jié)力。涂膜的黏結(jié)力由樹脂乳液提供。當(dāng)樹脂乳液在失水和成膜助劑溢出后成為顏、填料的粘合劑而形成涂膜。顯然這是一個(gè)物理過程。這一過程在 7 ～ 15 d 中完成。 7d 涂膜的強(qiáng)度和耐水性可達(dá)到*標(biāo)準(zhǔn)的 50% ～ 60%; 15 d 涂膜的強(qiáng)度和耐水性基本達(dá)到*標(biāo)準(zhǔn)。由于乳膠漆中由樹脂乳液提供黏結(jié)力 , 當(dāng)乳膠漆的 PVC( 顏料" target="_blank">顏料/體積濃度 ) 高于 CPVC ( 臨界顏料" target="_blank">顏料/體積濃度 ) 后 , 基料被顏填料分割 , 其黏結(jié)作用被削弱 , 以顏填料構(gòu)成的涂料骨架松散而不耐水 [ 1 ] 。只有基料用量較大 , 涂料的 PVC 低于 CPVC 時(shí) , 顏填料被基料充分包覆 , 其骨架作用才充分體現(xiàn)。涂膜的強(qiáng)度和耐水性顯著提高。

　　1. 2 　鈣膠漆的成膜特性

　　鈣膠漆的顏填料中石灰占了相當(dāng)大的比重。由于石灰是活性填料 , 在涂膜固化過程中 , 與大氣中的 CO 2 反應(yīng)生成 Ca 2 CO 3 , 使涂膜硬度和耐水性等指標(biāo)明顯提高。鈣膠漆在成膜過程中除產(chǎn)生這一化學(xué)變化外 , 樹脂乳液則以物理方式成膜。這種成膜方式為 CaCO 3 提供了附加黏結(jié)力。無機(jī)基料的化學(xué)成膜與有機(jī)基料的物理成膜的這種雙元成膜方式相互協(xié)同 , 起到了“ 1 + 1 > 2 ” 的作用。這與乳膠漆單一的樹脂 乳液提供黏結(jié)力相比 , 石灰這一材料提供了第二種黏結(jié)力 , 涂膜的性能明顯優(yōu)于乳膠漆。

　　由于大氣中 CO 2 含量較低 , 鈣膠漆的碳化成膜過程時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng) , 在這一過程的初期 , 涂膜的強(qiáng)度和耐水性等指標(biāo)相對(duì)較低。以zui能代表涂膜這兩個(gè)性能的耐擦洗性指標(biāo)為例 , 涂膜碳化初期耐擦洗性僅幾十次 , 但碳化 20 余天后 , 上述指標(biāo)明顯提高 , 數(shù)據(jù)顯示其涂膜性能已遠(yuǎn)高于同期成膜的乳膠漆 ( 見圖 1) 。此后 , 還有一個(gè)后期碳化過程 , 這一過程可延續(xù)幾個(gè)月至數(shù)年 , 涂膜強(qiáng)度和耐水性等指標(biāo)不斷提高 , 因而其涂膜壽命比乳膠漆涂膜的壽命更長(zhǎng)。鈣膠漆的雙元成膜方式明顯提高了涂膜性能。在樹脂乳液加入量相對(duì)較低的條件下 , 涂膜性能相當(dāng)理想。隨著有機(jī)基料加入量減少 , 涂料 PVC 值提高 , 涂料的干遮蓋力改善。當(dāng)涂料的 PVC 達(dá)到 83% ～ 84% 時(shí) , 產(chǎn)品的對(duì)比率和耐洗刷性等主要指標(biāo)仍可達(dá) GB /T9756 — 2001 優(yōu)等品水平。而相似 PVC 的乳膠漆僅達(dá) GB /T9756 — 2001 合格品標(biāo)準(zhǔn) , 其成本也稍高于鈣膠漆 ( 見表 1) 。從這一點(diǎn)說 , 在涂料成本相似的條件下 , 鈣膠漆的性能顯著優(yōu)于乳膠漆。

　表 1 　鈣膠漆與乳膠漆的性能對(duì)比

　　2 　鈣膠漆的原材料和助劑

　　2. 1 　石灰

　　鈣膠漆所用的石灰包括生石灰、熟石灰和灰鈣粉等品種。可用其中一種 , 也可用它們的混合物。

　　本配方以市場(chǎng)上zui常用的灰鈣粉或熟石灰粉為主要填料。由于有些灰鈣粉粒徑太粗且含黑色雜質(zhì)應(yīng)慎重選用。

　　2 .2 　鈣活素和鈣寧劑

　　鈣活素和鈣寧劑是針對(duì)石灰的特殊性而合成的表面活性劑。對(duì)克服石灰基涂料的缺點(diǎn)起著關(guān)鍵作用。前者對(duì)石灰的分散作用* , 其在石灰表面形成界面強(qiáng)度高且致密的吸附層 , 顯著提高了石灰膠體的分散效率和石灰膠體的流動(dòng)性 ; 后者則對(duì)涂料體系中的鈣離子具有率的螯合力 , 阻止了有機(jī)基料在鈣膠漆中破乳。鈣膠漆和鈣寧劑對(duì)石灰的膠體粒子形成靜電斥力、空間位阻和離子屏蔽及膠體保護(hù)等多重作用 , 使石灰膠體粒子在布朗運(yùn)動(dòng)中難以碰撞凝聚 , 使涂料具備了穩(wěn)定的貯存條件。

　　2 .3 　有機(jī)基料的選擇

　　鈣膠漆選用的有機(jī)基料包括丙烯酸樹脂乳液和 VAE 乳液 ( 乙烯 2 乙酸乙烯酯樹脂乳液 ) 兩大類。前者中的苯丙乳液和純丙乳液中的一些對(duì)鈣離子耐受較好且粒徑較細(xì)的品種為宜。較細(xì)的粒徑為石灰粒子提供更多的錨接點(diǎn)而提升涂膜性能 ;VAE 乳液調(diào)制的涂料罐內(nèi)狀態(tài)和流平性更佳 , 涂膜耐水盡管稍差 , 但仍能滿足使用要求。本配方選用北京東聯(lián)化工有限公司的苯丙乳液 BS - 103 和北京有機(jī)化工廠的乳液 VAE - 707 為有機(jī)基料。

　　2 1 4 　增稠劑

　　鈣膠漆的 pH 值超過 12 . 0, 乳膠漆常用的堿溶脹類 (ASE) 和疏水改性堿溶脹類增稠劑 (HASE) 不能使用 ; 聚氨酯類 (HEUR) 增稠劑盡管可用 , 但其相對(duì)疏水 , 涂料在貯存過程中易分層而影響開罐效果。為解決以上問題 , 本文選用對(duì) pH 值不敏感的無機(jī)凝膠為基體 , 在對(duì)其精煉、變型和漂白的基礎(chǔ)上實(shí)施適度的有機(jī)改性。使無機(jī)凝膠所形成的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的能力適當(dāng)弱化。使其既可將體系中的自由水轉(zhuǎn)變?yōu)槭`水 , 控制涂料的分層和沉降 , 又可在施工中比較容易地消除空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)對(duì)涂料的束縛 , 使涂料易于流動(dòng) , 施工變得順暢。

　　2 .5 　其他助劑

　　乳膠漆中所用的消泡劑、防凍劑和成膜助劑等均可在鈣膠漆中應(yīng)用。由于涂料體系的 pH 值較高 , 細(xì)菌不能生長(zhǎng) , 無需添加罐內(nèi)防腐劑和有機(jī)氨類 pH 值調(diào)節(jié)劑。為了調(diào)整成漆色調(diào)和感觀白度 , 可加入適宜的增白劑和調(diào)白劑 ( 如群青 ) 。

　3 　鈣膠漆的配方及工藝

　　3 .1 　鈣膠漆的配方原則

　　石灰可自身成膜 , 涂膜有一定的強(qiáng)度和耐水性。為發(fā)揮它的這一特性并降低成本 , 應(yīng)提高石灰的添加量 , 減少樹脂乳液類基料的用量。石灰添加量約占涂料總質(zhì)量的 20% , 樹脂乳液加入量對(duì)經(jīng)濟(jì)型涂料達(dá)涂料質(zhì)量的 7% 即可。由于石灰的干遮蓋力較高 , 若生產(chǎn)內(nèi)墻漆 , 只要添加涂料質(zhì)量 5% 的復(fù)合型* , 材料成本控制在 1 800 元 / t 以下 , 涂料質(zhì)量即可達(dá) GB /T9756 — 2001 優(yōu)等品標(biāo)準(zhǔn)。

　　3 .2 　鈣膠漆基礎(chǔ)配方

　　鈣膠漆基礎(chǔ)配方見表 2 。

　　3 .3 　鈣膠漆生產(chǎn)工藝

　　3 . 3 .1 　生產(chǎn)工藝說明

　　鈣膠漆生產(chǎn)工藝與乳膠漆相似 , 石灰不必單獨(dú)處理 , 與其他顏填料共同分散即可。由于石灰膠體粒徑很細(xì) , 膠體不需砂磨即可調(diào)漆。

　　表 2 　鈣膠漆基礎(chǔ)配方