一种有效降低调色成本的铁黄色乳胶漆的研制

刘浪浪 问娟娟

摘      要：通過对树脂乳液、氧化铁黄粉以及分散剂的筛选研究，研制了一种有利于涂料生产企业降低调色成本的铁黄色乳胶漆。该产品具有优异的耐水性、耐碱性和耐人工老化性能。该产品作为色浆应用在乳胶漆产品调色中具有良好的相容性和优异的展色性。

关  键  词：低成本;铁黄;调色;乳胶漆

中图分类号：TQ 630.1        文献标识码： A       文章编号： 1671-0460（2019）10-2310-04

Abstract： Through the screening study of resin emulsion， ferric oxide yellow powder and dispersant， a kind of iron yellow emulsion paint with low color blending cost was developed. The product has excellent water resistance， alkali resistance and artificial aging resistance. As a color paste， the product has good compatibility and excellent color development in the color adjustment of latex paint products.

Key words： Low cost; Iron yellow; Toning; Emulsion paint

随着我国建筑涂料技术的快速发展，人类社会的不断进步。人们对外墙乳胶漆的颜色要求不再是简单的白色，而是变得多样化，五彩斑斓，而且对装饰性的要求越来越高[1]。目前，我国正处于城镇化建设高速发展的时期，调色乳胶漆具有广阔的需求空间和巨大的发展潜力[2]。调色乳胶漆是以树脂乳液为基料，将颜填料经适当分散剂分散后添加到乳胶漆中制备而得到[3]。随着色彩需求的增大，调色用的色浆种类越来越多，用量也越来越大。因此，渐渐兴起了一大批颜料企业和色浆企业。一些小型的色浆企业虽然产品价格低廉，但是产品的质量和批次稳定性无法保证。中型及大型的色浆企业虽然产品的质量和稳定性有一定的保障，但是购买成本也极高。

对于涂料生产企业来说，外购色浆不仅增大了企业的资金占用比列，也提高了外墙调色乳胶漆的成本。近几年，涂料生产企业使用的上游原材料价格不断上涨，尤其是一些大宗原材料。人们对环境保护意识也在不断提高[4]，国家环保部门对化工企业的要求越来越严格[5]。这些都对涂料生产企业的运营成本增加不少。为了降低企业的运营成本，最大化的赢得市场份额，自主研制一款铁黄色乳胶漆，通过对树脂乳液、氧化铁黄粉以及分散剂[6]等进行严格的筛选研究，主要考察耐水性[7]、展色性[8]、耐候性[9]等关键指标。制备的铁黄色乳胶漆须满足外墙涂料的产品性能和施工要求。该产品作为调色乳胶漆的色浆，还须与基础漆有良好的相容性。由于水性色浆[10]对乳胶漆性能影响最大的是耐水性[11]，因此，还须对调色后的乳胶漆的耐水性无明显的影响。

1  实验部分

1.1  主要的原材料及厂家

氧化铁黄粉L1：湖南三环颜料有限公司;氧化铁黄粉L2：陕西三品颜料有限公司;氧化铁黄粉L3：湖南三环颜料有限公司;乳液La：巴德富实业有限公司;乳液Lb：巴斯夫股份有限公司;乳液Lc：阿科玛化学有限公司;钠盐分散剂5040：日本圣诺普科有限公司;铵盐分散剂5027：日本圣诺普科有限公司;纤维素HHBR250： 美国亚什兰;成膜助剂Texanol：美国伊士曼化工公司;调色乳胶漆：自制。

1.2  主要的实验仪器

砂磨分散搅拌多用机，型号：SFJ-400;耐洗刷试验仪，型号：JTX-Ⅲ;反射率测定仪，型号：C84-Ⅲ;斯托默黏度计，型号：STM-V;厂家：上海现代环境工程技术有限公司;桌上型氙灯老化试验箱，型号：BGD 865;透水性试验漏斗，厂家：广州标格达实验室仪器用品有限公司;电热恒温鼓风干燥箱，型号：DHG-9055A，厂家：北京雅士林试验设备有限公司;高低温试验箱，型号：TL-100，厂家：苏州智河环境试验设备有限公司;电子天平，型号：ML6002，厂家：梅特勒-托利多仪器（上海）有限公司。

1.3  实验配方

实验配方如表1。

1.4  制备工艺

低速搅拌（600～800 r/min）的状态下，按上述配方顺序依次加入1-2，搅拌15～20 min至纤维素完全溶解，再依次加入3-6，分散5 min后，调整转速为1 500 r/min，然后加入7分散约20 min至细度合格，调整转速为1 000～1 200 r/min，再依次加入8-11，分散5～10 min至均匀状态，对产品的基本性能检测合格后，进行过滤包装。

1.5  性能测试

制得的铁黄色乳胶漆样品参照合成树脂乳液外墙涂料GB/T9755-2014的要求进行全面性能检测，并测试初期耐水性。另外，作为一种乳胶漆的调色色浆，需测试其与调色乳胶漆之间的相容性以及展色性。

1.5.1  乳液耐水白性测试

采用100μm线棒涂布器将树脂乳液的在干燥、干净透明的玻璃板上刮一道膜，然后立即在50 ℃鼓风干燥箱中处理30 min，然后取出立即浸泡一半乳液膜于水中，浸泡2 h后取出玻璃板，观察玻璃板上乳液膜的发白现象。

1.5.2  初期耐水性測试

众所周知，外墙涂料施工的环境变化莫测，这就要求产品必须能够适应周围施工环境的变化。比如，外墙涂料刚施工完毕，还未完全干燥或成膜，突然出现降雨情况，那么刚施工完毕的外墙涂料能否抵挡住雨水的冲刷，从而保持完好的漆膜状态。这就需要对该外墙涂料进行初期耐水性测试，具体操作如下：

将制得的铁黄色乳胶漆先采用120μm的线棒涂布器在预先养护好的无石棉纤维水泥板上刮一道，然后1 h之后再采用80μm的线棒涂布器再刮涂一道，且在恒温恒湿的环境条件下养护4 h后，立即进行滴水测试，滴水4 h后观察漆膜表面有无起泡、空鼓、脱落等弊病，漆膜表面干燥后，观察漆膜是否正常。

1.5.3  相容性测试

相容性测试采用指研法，具体的实验操作参照GB/T 21473—2008中附录A。将制备的铁黄色乳胶漆和调色乳胶漆按质量比1：10的比例进行均匀混合，静置5 min，然后采用250μm湿膜制备器在黑白卡纸上制备涂膜。在漆膜表干之前，指研能明显感觉到阻力时，用食指指腹在漆膜上以轻微力度匀速研磨20次，研磨出直径约为30 mm无露底区域，然后在实验环境下自然干燥24 h后，目测观察其与调色乳胶漆之间的相容性，主要观察的是指研区域与未指研区域间的色差大小，色差越小，相容性越好。

1.5.4  展色性测试

在等质量的调色乳胶漆（100 g）中加入等质量的色浆（10 g）充分混合搅拌均匀，然后采用100μm的线棒涂布器在同一张黑白卡纸上进行对刮制膜，将制好的膜进行常温干燥24 h后，先进行目测对比展色性，然后采用色差仪进行展色性对比，色浆的主色系颜色越深代表展色性越好。

2  结果与讨论

2.1  树脂乳液对铁黄色乳胶漆的影响

树脂乳液是重要的成膜物质，树脂乳液自身耐水性的好坏直接影响最终漆膜的耐水性，因此，有必要选择耐水性良好的乳液。从表2可知，乳液耐水白性最好的是乳液Lc，由乳液Lc制得的铁黄色乳胶漆的漆膜透水性为0.6 mL，透水性越小，越有利于提高漆膜对墙体的保护作用，从而延长墙体的使用寿命[12]。而乳液La和Lb自身耐水白性较差，制备的铁黄色乳胶漆漆膜的透水性均较高。综上可知，乳液Lc为最佳的选择。

2.2  氧化铁黄粉对铁黄色乳胶漆的影响

氧化铁黄粉是铁黄色乳胶漆中关键原材料之一，氧化铁黄粉的性能好坏直接影响着整个漆膜的性能。具有较低的吸油值的颜填料能提高涂料的临界颜料体积浓度（CPVC），节约树脂基料，才能适应符合环保要求的现代高固体分涂料的要求。与遮盖力相似，着色力也是颜料对光线吸收和散射的结果。但不同的是，遮盖力侧重于散射，着色力则主要取决于吸收。颜料的吸收能力越强，其着色力越高。相对着色力越大，氧化铁黄粉用量越小，着色成本越低。325目筛余物是颜填料的重要指标，筛余物（325目）越低，从某种程度上说明颜填料的粒径越小，使产品在降低细度方面成为可能。综上所述，应选择相对着色力最高、筛余物（325目）较低的氧化铁黄粉L3（表3）。

2.3  分散剂对铁黄色乳胶漆的影响

分散剂是颜填料分散不可或缺的助剂之一。目前，常用的分散剂主要以丙烯酸钠或铵盐类为主，该类分散剂对钛白粉、重钙等粉料具有良好的分散作用，对无机颜填料有着显著的降粘作用。分散剂对涂料的展色性和稳定性、漆膜的耐水性和遮盖力均有一定的影响。表4为分散剂对铁黄色乳胶漆影响的检测结果。

从表4可知，在分散剂用量一定的条件下，铵盐分散剂5027难以独立分散氧化铁黄粉，由钠盐分散剂5040得到的铁黄色乳胶漆具有较低的细度和黏度，分析可能是由于钠盐分散剂具有良好的分散性。通常，钠盐分散剂分散性好，耐水性差，铵盐分散剂分散性差，耐水性好。因此选用二者复配，使铁黄色乳胶漆既具有良好的分散性又具有优异的耐水性。

从表4中可见，S3得到的产品涂膜具有优异的展色性、相容性和初期耐水性。随着分散剂5040用量的减少、分散剂5027用量的增加，产品涂膜的黏度渐渐变大、初期耐水性逐渐提高，这是由于分散剂5040是钠盐分散剂，分散能力强于铵盐分散剂5027，钠盐分散剂随着漆膜干燥后，不易挥发，残留在漆膜中，且钠盐易溶于水，造成耐水性不佳。漆膜的初期耐水性直接影响漆膜的耐久性，漆膜的初期耐水性差，易出现脱皮起泡现象，从而影响漆膜的附着力，导致漆膜光泽颜色不一致，装饰性变差[13]。 S6采用的分散剂全部是5027，但是当加入乳液时出现结块现象，这说明5027分散剂的分散性较差，若要单独使用，必须提高添加量，然而，涂料用的分散剂一般添加量越少越好[14]。

2.4  项目全检

从表5可见，研制的铁黄色乳胶漆性能全部达到产品的标准要求，其中耐水性和耐碱性以及耐擦洗性远高于标准要求，透水性和耐人工老化性达到了一等品的要求，完全满足外墙涂料的施工性能要求。

3  结 语

近年来，涂料生产企业的原材料价格不断上涨，国家环保要求越来越严格。因此，不仅对原材料性能进行筛选，还需对原材料供应商进行评价，必须是符合国家环保要求的供应商厂家，这对于原材料的稳定性提供可靠保障非常重要。

本文对原材料进行筛选以及分散剂复配试验，调制出一款铁黄色乳胶漆，符合企业的发展要求。该产品的涂膜具有优异的耐水性、耐碱性以及良好的展色性和耐人工老化性能，满足外墙涂料的施工要求，该产品作为色浆极大地降低了调色成本， 给企业带来了可观的经济效益。

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