水性多彩涂料

水性多彩涂料一、水性多彩涂料介绍1.1基本原理水性多彩涂料，即水包水型(W/W)多彩涂料，是水性乳胶漆(分散相)加入凝胶化的水溶性涂料连续相中分散而成，两相混合时即在粒子接触表面产生凝胶化，形成多相悬浮体。要实现这种“水包水”的悬浮体，就必须在水性乳胶涂料分散于保护胶水的瞬间，在涂料液滴表面形成一层不溶于水的柔性膜，这层柔性膜除了能够防止膜内各涂料组分及膜外的保护胶液组分相互扩散外，还能防止各胶滴之间发生聚集、凝结。喷涂施工后，起先各色彩粒在湿膜中仍然保持独立的悬浮状态，彩粒本身具有可变形性，随着湿膜中水分的不断挥发，残余微量水分及彩粒之间的毛细管作用，促使彩粒之间相互接触、部分重叠、搭接、融合，搭接少的部位形成凹痕，搭接多的部位形成了凸痕，最终形成具有仿石材的装饰效果的涂膜。1.2水性多彩涂料特性水性多彩涂料的分散相与分散介质均为水溶性物质，既能达到高档墙面的装饰要求，又符合环保节能的要求，应用于建筑外墙饰面可体现出很好的特性：①高仿真性：彩粒之间相互搭接，涂层表面具凹凸感；真石漆的颜色完全依赖天然彩砂的颜色，而水性多彩涂料的颜色均可依靠色浆来实现，故可涵盖所有的颜色，对天然石材的仿真度高于真石漆。②自重轻：天然石材单位平米的重量一般为数十千克甚至上百千克，真石漆一般为几千克，而水性多彩涂料不超过一千克，薄而轻的涂层可以大大降低饰面层对建筑主体的承重压力；水性多彩涂料饰面时不受外保温方式的限制，适应我国现行的外墙外保温的建筑节能技术。③环保：区别于O/W型仿石涂料，水性多彩涂料运用凝胶化技术包裹彩粒，其主要组成与一般水性乳胶涂料的成分相类似，产品完全水性化，VOC含量不到1%，且不存在使用溶剂造成的环境污染和健康危害，是环保型建筑涂料。④节约自然资源、节能：能充分实现天然石材的装饰效果，可替代资源日趋稀少的天然石材，还能配合外墙外保温技术进行高档、华丽的仿石材装饰效果，完全符合国家对建筑涂料节能的要求；真石漆施工一般2～4kg/m2，水性仿石涂料只需0.3～0.5kg/m2，水性多彩涂料单位施工面积用量更少，更节约材料，与真石漆相比，水性多彩涂料更符合国家节能、节材、节水、节地的“四节”要求。⑤创意性强、装饰效果优异：可根据建筑开发商的意图或客户的需要，通过富于现代感的色彩设计与天然石材风格的结合，提供彩粒大小各异、色彩缤纷的仿石图案，创造出豪华、典雅、凝重的装饰效果；亦可通过设计不同的格缝设计，充分体现个性化。⑥施工性优、适应性强：使用专业喷枪，一次喷涂成型，施工周期短；且可适应任何弯曲、细边等部分，可装饰任何不规则墙面，能灵活地体现被装饰建筑物的线条及层次感，实现建筑造型设计。⑦施工成本低：装饰效果几乎达到与天然石材一样的效果，其造价远低于天然石材，相当于天然石材成本的1/4左右；且施工周期短，间接降低了劳动成本，更有利于推广使用。二、多彩涂料制备工艺2.1基本生产流程常规通用配方类型名称乳液苯丙、硅丙或弹性乳液颜填料金红石钛白粉、高岭土助剂润湿剂分散剂pH调节剂（AMP-95）杀菌剂成膜助剂保湿剂（丙二醇）消泡剂增稠剂（ASE-60、HEC）色浆降粘剂焦磷酸钠、六偏磷酸钠保护胶锂皂石2.1.1分散相制备依次加入水、润湿剂、分散剂、增稠剂、部分消泡剂、保湿剂低速搅拌分散约5min；加入钛白粉和高岭土等颜填料高速分散至细度≤50μm；加入成膜助剂、保湿剂低速混合均匀后加入乳液和剩余消泡剂及杀菌剂；加入高浓度的保护胶溶液搅拌均匀静置5min后调色，放置24h后备用。2.1.2分散介质制备在高速搅拌分散下将降黏剂完全溶解于水中，然后按m(水)︰m(保护胶)=100︰(6～7)的配比，高速分散20～30min，至保护胶粉体在水中完全溶胀。2.1.3彩粒制备（搅拌成粒）按m(保护胶体溶液)︰m(色漆)=1︰1的配比，在低速搅拌下将色漆缓慢加入保护胶体溶液中，可用筛网孔径大小及色漆流量快慢控制彩粒成型大小，低剪切低速搅拌均匀即可。2.1.4水性多彩涂料制备在彩粒悬浮液中加入由乳液、成膜助剂、丙二醇、消泡剂、AMP-95、增稠剂制得的清漆得到水性多彩涂料。2.2施工方法水性多彩涂料的施工体系由封闭底漆、底涂色漆、多彩花纹涂层和罩面清漆构成。封闭底漆的主要作用是封闭水泥砂浆基层的毛细孔，防止泛碱而引发涂层发花；底涂色漆是一种调色的外墙涂料，主要作用是遮盖基层和底层着色，防止多彩花纹间隔处露底发花。水性多彩涂料施工体系及方法产品名称涂装道数参考用量/(kg/m2)施工方法工序间隔/h柔性外墙腻子22刮涂16抗碱封底漆1-20.2辊涂4底色涂料10.3辊涂4多彩花纹涂料10.4喷涂24罩面清漆10.2喷涂4三、水性多彩涂料常见问题及影响因素3.1常见问题与属于单一均匀体系的乳胶漆不同，水性仿石涂料是由分散相与分散介质组成的多相悬浮体系。虽然水性仿石涂料有仿真度高、自重轻、环保节能、饰面效果优异及施工适应性强等诸多优势，但体系在稳定性方面仍存在较多问题：①彩粒渗色：彩粒保护膜强度不够、太柔软，导致彩粒中的颜填料、助剂等物质通过保护膜不断向分散介质渗透，使分散介质带上了彩粒的颜色而变混浊，施工后各彩粒之间的边界模糊不清，严重影响其仿石材的装饰效果。②彩粒粘结：涂料贮存后，彩粒失去独立性而粘结成团，喷涂施工时易发生堵枪现象。③彩粒浮层或沉底：若分散相的比重小于分散介质，彩粒上浮；若分散相的比重大于分散介质，彩粒下沉。这两种情形均破坏了分散相在分散介质中稳定悬浮的状态，形成分散相与分散介质分层的现象。④彩粒强度低：由于彩粒中的胶体物质与凝胶剂之间的反应程度不够，彩粒内聚强度低，导致其在运输和施工过程中，因不能承受振动、碰撞、冲击和喷枪压力，或是贮存过程中彩粒之间的挤压力而破碎，造成彩粒之间串色、边界模糊。⑤体系后增稠：由于增稠剂或是降黏剂使用不当，水性仿石涂料体系出现后增稠现象，致使原本呈分散状态的彩粒粘结聚集，喷涂施工易堵枪；严重的后增稠现象甚至使体系失去流动性，无法喷涂。3.2基料的影响基料是构成涂料形成连续性立体网状结构涂膜的主要物质，是决定涂膜物化性能的关键材料。用于水性多彩涂料的基料可以是苯丙、纯丙、硅丙、氟硅乳液，本文选用纯丙乳液作基础漆的成膜物，使制备的彩色颗粒涂膜具有优良的柔韧性、保色性、耐候耐久性等优点；选用弹性硅丙乳液作水性多彩涂料的基料，使涂膜具有优良的机械强度和断裂延伸率，保持良好的防水、防沾污和耐候性。在制备色浆时加入10%的乳液，是为了保证色浆在彩粒中的稳定性和在涂膜中的抗性；在基础漆配方中，乳液的用量以40%～60%为好，如果纯丙乳液用量过低则基础漆的固含量太低，涂膜的柔韧性、物化性能太差；在多彩涂料成品配方中，弹性硅丙乳液的用量以35%～40%为好，如果乳液用量过少，则涂膜的弹性不好，综合性能降低。3.3保护胶对彩粒稳定性的影响保护胶的种类和凝胶溶液的浓度对多彩涂料的彩粒稳定性至关重要。为了使一定形状与大小的彩粒在涂料体系中保持长期稳定，达到不粘连、不破碎、不混色，就必须选用与涂料体系相匹配的离子型保护胶。选用阴离子凝胶剂，如蒙脱石、离子型膨润土(硅酸镁/锂盐)等。其作用机理是：硅酸镁/锂盐虽然不溶于水，但在水中其片层剥离分散，形成无色透明的凝胶液，它能在已分散的色漆颗粒表面形成一层具有柔软性、可塑性、润滑性的保护膜。由于片层表面带有负电荷，而边缘带有正电荷，当在凝胶浓度较高、高离子强度时，片层表面的双电层被压缩，片层之间的排斥力减弱，而表面和边缘之间的相反电荷的静电相互吸引，导致形成“两边连两面”的结构，当这个结构贯穿整个体系时，就生成了一个相连的三维网络凝胶体。在相同的剪切速率下，当凝胶浓度低时，形成的彩粒比较小，也比较软；反之当凝胶浓度高时，形成的彩粒比较大，也比较硬，贮存稳定性更好。但凝胶浓度也不能太高，否则粒子表面过硬，喷涂成膜明显凹凸不平，手感粗燥。应该选择适宜的凝胶浓度，以克服渗色与混浊现象。3.4助剂的选择3.4.1分散剂的选择在水性色浆的制备中，分散剂的选择和添加量，除了考虑颜料的分散细度外，还要考虑对凝胶液后增稠的控制，此时黏度上升的主要因素为反离子作用。作为炭黑、酞菁蓝、有机红、有机黄等颜料的分散剂，应选用非离子嵌段共聚物分散剂，如H3275；作为钛白粉、氧化铁系颜料的分散剂，应选用非离子型分散剂，如H1080。为了使彩色颗粒在涂料体系中长期稳定，在上述色浆中还应加入适量阴离子型稳定剂，如H3204保护分散剂。在基础漆中，分散剂选用H3204，旨在保护彩粒长期稳定悬浮，避免基础漆过度凝胶及后增稠。其用量对彩粒絮凝、颗粒大小及悬浮稳定性起重要作用。当用量达到0.5%时，可有效地防止水性多彩涂料在贮存期间黏度上升，避免施工过程中彩料破碎和发花。3.4.2悬浮增塑剂的选择为了调整色浆和基础漆的黏度，提高颜填料的悬浮性、塑性，需要选择增稠剂，如纤维素醚、膨润土、缔合型增稠剂等。当其用量为0.5%～1%时，可使水性多彩涂料具有优良的悬浮、触变性。3.4.3消泡剂的选择水性多彩涂料的低剪切黏度较高，PVC较低，喷涂施工时引气量较高，涂料体系中的气泡难以消除，需要选择高效脱气抑泡剂。乳胶漆常用的矿物油基消泡剂对多彩涂料的稳定性有潜在负面影响，应选择长效抑泡剂A36，有助于及时脱除体系中的细泡。3.5工艺条件的影响3.5.1剪切速率对多彩涂料的影响依靠搅拌器的剪切力,把各种颜色的分散相在分散介质中剪切成各种颜色粒子,因此随着剪切速率的提高,色粒会被分散的越来越小。因此对剪切速率的控制是非常重要的,它直接影响色粒的大小。而且不同的搅拌桨形状会产生不同的剪切方式,由此形成的色粒形状也发生改变。3.5.2搅拌时间对色粒的影响搅拌的时间过长会使一些色粒分散的太小,逐渐溶于分散介质中而出现渗色现象。一般在实验室条件下,一公斤之内的样品,乳液全部加入后分散五分钟即可。3.6性能指标项目技术要求容器中状态无结块，搅拌后呈均匀状态施工性涂刷2道无障碍涂抹外观正常干燥时间（表干）/h≤2耐水性(96h)无异常耐碱性(48h)无异常耐洗刷性/次≥500低温稳定性不变质耐沾污性(白色或浅色)/%≤30涂层耐温变性(5次循环)无异常耐人工老化性250h不起泡、不剥落、无裂纹；粉化≤1级、变色≤2级抗拉强度/MPa≥1.0黏结强度/MPa≥0.5断裂伸长率/%标准态下≥200-10℃≥40热处理≥100总结水性多彩涂料是一种花纹清新、色彩典雅、形态逼真、浑然天成的仿墙纸、天然花岗岩，具有艺术功能的环保型建筑涂料。以氟硅、硅丙和纯丙等弹性乳液为基料制备的水性多彩涂料具有柔韧薄型、绿色环保、高耐候性、高弹性抗裂纹、耐沾污和性价比高、装饰效果好及施工方便等特点。随着我国建筑外墙外保温系统的推广应用，水性多彩涂料因其多功能、高装饰性和质轻安全等特点，是替代天然石材作饰面层的理想材料,已成为外墙外保温系统的首选饰面材料之一。