影響聚醋酸乙烯乳膠涂料黏度和對比率因素的研究

胡春玲，魏 菊

(四川化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院，四川 瀘州 646000)

涂料作為一種保護(hù)配套材料，在石油、化工、機(jī)械、船舶、電子信息、建筑及國防等工業(yè)部門應(yīng)用非常廣泛[1]。近年來，我國大力加強(qiáng)素質(zhì)教育，地方院校都開始不斷地向應(yīng)用型高校轉(zhuǎn)型，對應(yīng)用型人才的培養(yǎng)也越來越受到重視[2-4]，涂料課程是精細(xì)化工技術(shù)專業(yè)的一門專業(yè)必修課程，也逐漸由理論型課程向應(yīng)用型項(xiàng)目化教學(xué)發(fā)展。其中，聚醋酸乙烯乳膠涂料的配制是目前全國精細(xì)化工技術(shù)競賽的主要競賽科目之一，結(jié)合此項(xiàng)比賽對涂料配制的要求，本文研究了影響聚醋酸乙烯乳膠涂料黏度和對比率的主要因素。

1 實(shí)驗(yàn)操作方法

安裝高速分散機(jī)，向分散缸中加入蒸餾水203 mL，調(diào)整好高速分散機(jī)轉(zhuǎn)速1000 r/min。稱取2g纖維素加入分散缸后再依次用減量法向分散缸中加入丙烯酸鈉鹽6 g、液體石蠟5 g、op-10(潤濕劑)3 g，攪拌10min。稱取超細(xì)碳酸鈣280 g、滑石粉110 g，鈦白粉40 g緩慢加入分散缸中，調(diào)整轉(zhuǎn)速攪拌一段時(shí)間后測細(xì)度，細(xì)度必須達(dá)到70μm以下。之后再加入蒸餾水20 mL、丙二醇25 g、十二醇酯4.5 g(減量法)、聚醋酸乙烯乳液180 g、液體石蠟1.5 g(減量法)，調(diào)整轉(zhuǎn)速后攪拌一段時(shí)間，實(shí)驗(yàn)結(jié)束。

用STM-IVB斯托默粘度計(jì)測定涂料黏度，用C84-Ⅱ反射率測定儀測定涂料對比率。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1 顏料填料加料速度對涂料黏度和對比率的影響

涂料配制時(shí)中，加入的顏填料有鈦白粉，滑石粉和碳酸鈣，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在加顏填料時(shí)，加料的速度即加料的總時(shí)間會(huì)影響到涂料的黏度以及對比率的大小，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表1。

由表1的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，當(dāng)顏填料的加料速度變慢的時(shí)候，涂料的黏度以及對比率均會(huì)升高，加料時(shí)間超過35min后黏度可以達(dá)到100以上，對比率可以達(dá)到0.95以上。但是實(shí)驗(yàn)限時(shí)3 h，加料速度不能太慢，所以，顏填料加料時(shí)間可以考慮在35～45min為宜。

表1 顏料填料加料速度對涂料黏度和對比率的影響Table 1 Influence of feeding speed of pigment filler on viscosity and contrast ratio of paint

2.2 顏填料分散時(shí)間和分散轉(zhuǎn)速對涂料黏度的影響

顏填料加料完畢后，需要高速分散一段時(shí)間，以保證物料細(xì)度達(dá)到70μm以下。當(dāng)分散時(shí)間較短或者分散轉(zhuǎn)速較小的時(shí)候，物料的細(xì)度達(dá)不到70μm以下的要求。并且當(dāng)分散轉(zhuǎn)速超過3000 r/min時(shí)容易出現(xiàn)“打泡”現(xiàn)象，最終得到的涂料小氣泡較多，所以，分散轉(zhuǎn)速控制在3000 r/min以下。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表2。

表2 顏填料分散時(shí)間和分散轉(zhuǎn)速對涂料黏度的影響Table 2 Effect of dispersing time and dispersion speed on paint viscosity

由表2實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，隨著分散轉(zhuǎn)速的逐漸提高，最終涂料的黏度逐漸升高后又會(huì)下降，隨著分散時(shí)間的增加，最終涂料的黏度逐漸升高，但高轉(zhuǎn)速和分散時(shí)間較長時(shí)黏度有所下降。同時(shí)考慮高轉(zhuǎn)速條件下最終涂料的小氣泡會(huì)較多，影響涂膜的連續(xù)性，且分散時(shí)間較長會(huì)影響實(shí)驗(yàn)整體進(jìn)度。所以，顏填料分散時(shí)間在15～25min，分散轉(zhuǎn)速控制在2000～2500r/min較為合適。

2.3 顏填料分散時(shí)間和分散轉(zhuǎn)速對涂料對比率的影響

在由表2的討論了顏填料分散時(shí)間和分散轉(zhuǎn)速適合黏度范圍的結(jié)果之后，結(jié)合對比率再進(jìn)一步確定時(shí)間和轉(zhuǎn)速。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表3。

表3 顏填料分散時(shí)間和分散轉(zhuǎn)速對涂料對比率的影響Table 3 Influence of dispersing time and dispersion speed on contrast ratio of paint

由表3的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，在分散時(shí)間和分散轉(zhuǎn)速均充分的情況下，最終涂料的對比率都能夠達(dá)到0.95以上，適當(dāng)提高分散轉(zhuǎn)速和分散時(shí)間對比率略有提高，但是效果不明顯，所以在結(jié)合了黏度結(jié)果、小氣泡量和實(shí)驗(yàn)進(jìn)度之后，顏填料加料完畢之后的分散時(shí)間選擇20～25min，分散轉(zhuǎn)速控制在2000～2300 r/min最為合適。

2.4 乳液分散時(shí)間和分散轉(zhuǎn)速對涂料黏度的影響

實(shí)驗(yàn)加入聚醋酸乙烯乳液后，需高速分散一段時(shí)間，乳液黏度較高，若分散不充分則容易出現(xiàn)結(jié)塊、涂膜不連續(xù)、干燥時(shí)間較長等現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，乳液的分散時(shí)間和分散轉(zhuǎn)速對最終涂料的黏度有較大的影響，結(jié)果如表4。

表4 乳液分散時(shí)間和分散轉(zhuǎn)速對涂料黏度的影響Table 4 Effect of emulsion dispersion time and dispersion speed on viscosity of coatings

由表4的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，當(dāng)乳液的分散轉(zhuǎn)速增加或者分散時(shí)間增加的時(shí)候，最終涂料的黏度將會(huì)逐漸下降，后又不再有太大變化。為保證涂料有較好的黏度，同時(shí)又可以保證乳液分散均勻，乳液的分散時(shí)間在20～25min，分散轉(zhuǎn)速在1000～1500 r/min為宜。

2.5 乳液分散時(shí)間和分散轉(zhuǎn)速對涂料對比率的影響

乳液的分散時(shí)間和分散轉(zhuǎn)速在影響了涂料黏度的同時(shí)也會(huì)影響涂料的對比率，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表5。

表5 乳液分散時(shí)間和分散轉(zhuǎn)速對涂料對比率的影響Table 5 Effect of emulsion dispersion time and dispersion speed on contrast ratio of coatings

由表5的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，正常分散條件下，涂料的對比率均可達(dá)到0.95以上，并且隨著分散時(shí)間和分散轉(zhuǎn)速的提高，最終涂料的對比率逐漸增加。說明，充分的分散力度和分散時(shí)間有助于提高對比率，但是同時(shí)考慮到分散時(shí)間和分散轉(zhuǎn)速對涂料黏度的影響，時(shí)間過長或轉(zhuǎn)速過高時(shí)會(huì)產(chǎn)生過多小氣泡影響涂膜連續(xù)性，以及實(shí)驗(yàn)總時(shí)間的限制等問題。所以，乳液最佳分散時(shí)間應(yīng)選擇20min，最佳分散轉(zhuǎn)速選擇1300～1500 r/min。

3 結(jié)語

實(shí)驗(yàn)研究了聚醋酸乙烯乳膠涂料配制過程中影響涂料黏度和對比率的主要因素，主要結(jié)論如下：

(1)鈦白粉、滑石粉、碳酸鈣三種顏填料的加料總時(shí)間控制在35～45min，最終涂料的黏度可以達(dá)到100以上，對比率達(dá)到0.95以上。

(2)顏填料加料完畢后要控制物料細(xì)度，需要一段時(shí)間高速分散，此時(shí)轉(zhuǎn)速控制在2000～2300 r/min分散20～25min為宜。

(3)乳液加料后為防止結(jié)塊以及涂膜不連續(xù)等問題也需要一段時(shí)間的攪拌分散，此時(shí)，轉(zhuǎn)速控制在1300～1500 r/min分散20min最佳。