B2016063112-林曉婷－謝紅璐-畢業(yè)論文

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摘要國(guó)內(nèi)外涂料增稠劑的價(jià)格、性能和開(kāi)發(fā)技術(shù)等方面均有受限，而海泡石成本低、對(duì)涂料pH值的適應(yīng)性強(qiáng)，可提高產(chǎn)品的耐水性，有良好的環(huán)保性。本實(shí)驗(yàn)以海泡石替代傳統(tǒng)有機(jī)類增稠劑，為建筑涂料增稠劑拓展一個(gè)新方向。實(shí)驗(yàn)采用單因素試驗(yàn)法，以滑石粉、鈦白粉、硅丙乳液和輕質(zhì)碳酸鈣為涂料配方的主要原料，添加海泡石作為涂料增稠劑。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，可通過(guò)增稠劑添加量增加、溫度降低、pH升高、貯存時(shí)間延長(zhǎng)來(lái)調(diào)節(jié)涂料黏度。當(dāng)海泡石用量控制在8%，溫度15℃，pH值8左右時(shí)，所得涂料易于涂刷，增稠性能、貯存穩(wěn)定性良好，環(huán)保性能強(qiáng)。關(guān)鍵詞：海泡石；建筑涂料；增稠性；黏度

1AbstractTheprice,performanceanddevelopmenttechnologyofpaintthickenersathomeandabroadarelimited,andthelowcostofsepioliteandtheadaptabilitytothepHvalueofpaintcouldimprovethewaterresistanceoftheproductandhavegoodenvironmentalprotection.Inthisexperiment,sepiolitewasusedtoreplacethetraditionalorganicthickenertoexpandanewdirectionforarchitecturalpaintthickener.Asinglefactortestmethodwereusedinthisexperiment,talc,titaniumdioxide,silicon-acrylicemulsionandlightcalciumcarbonateasthemainrawmaterialsofthecoatingformulaused,andsepioliteasthecoatingthickeneradded.Theexperimentalresultsshowedthattheviscosityofthecoatingcouldbeadjustedbyincreasingtheamountofthickeneradded,decreasingthetemperature,increasingthepH,andprolongingthestoragetime.Whentheamountofsepiolitewascontrolledat8%,thetemperaturewas15℃,andthepHvaluewasabout8,theresultingcoatingwaseasytopaint,hadgoodthickeningperformance,storagestability,andstrongenvironmentalprotectionperformance.Keywords:Sepiolite;Architecturalcoatings;Thickening;Viscosity

2目錄1引言11.1外墻涂料的發(fā)展現(xiàn)狀11.2建筑涂料基本內(nèi)容21.2.1建筑涂料的組成21.2.2建筑涂料的分類41.3增稠劑在涂料中的應(yīng)用41.3.1增稠劑的使用41.3.2增稠劑的選擇51.4海泡石在涂料中的應(yīng)用特性61.4.1海泡石的基礎(chǔ)應(yīng)用71.4.2海泡石的實(shí)例應(yīng)用71.5本課題研究的目的和意義82實(shí)驗(yàn)部分82.1實(shí)驗(yàn)儀器及試劑82.1.1實(shí)驗(yàn)儀器82.1.2實(shí)驗(yàn)試劑82.2實(shí)驗(yàn)方法82.2.1涂料的配方82.2.3增稠劑用量的確定92.2.3溫度的測(cè)定92.2.4pH的測(cè)定102.2.5貯存時(shí)間的測(cè)定103實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論103.1增稠劑及其他因素對(duì)涂料黏度的影響103.1.1海泡石對(duì)輕質(zhì)碳酸鈣的分散性103.1.2海泡石用量對(duì)涂料的影響113.1.3溫度對(duì)涂料黏度的影響123.1.4pH對(duì)涂料黏度的影響13

33.1.5貯存時(shí)間對(duì)涂料黏度的影響144結(jié)論15參考文獻(xiàn)16致謝17

4海泡石用作建筑涂料增稠劑的研究1引言黏土礦物海泡石具有細(xì)纖維狀、不連續(xù)的八面體層結(jié)構(gòu)使它除了具有普通黏土的可塑性和內(nèi)聚性的特性外，還具有良好的吸附、分散、pH適應(yīng)性、耐高溫等特性，被廣泛用于化工制備、環(huán)保技術(shù)、石油鉆探、農(nóng)林業(yè)等領(lǐng)域中。在涂料范疇內(nèi)，海泡石因其優(yōu)異的耐水性，抗堿性以及觸變性等性能，成為涂料生產(chǎn)過(guò)程中不可或缺的一部分。當(dāng)前國(guó)內(nèi)外常用的增稠劑有纖維素醚類，流平性差,且價(jià)格高；丙烯酸類增稠劑，易受pH值的影響，使用不當(dāng)就會(huì)在溶液中形成絮團(tuán)，從而加快粒子沉降；聚氨酯增稠流變劑,不具備良好的增稠性能；國(guó)外新開(kāi)發(fā)一種鋁硅酸鹽無(wú)機(jī)增稠劑[1-2]，但在我國(guó)此類資源較稀少且加工技術(shù)要求高，因此，這類增稠劑在我國(guó)還未被運(yùn)用。中國(guó)在海泡石的加工、提取和改良特性等方面還需加強(qiáng)，由于技術(shù)上的局限性，海泡石的開(kāi)發(fā)與利用依舊處在初級(jí)階段。因此，以無(wú)機(jī)材料海泡石，替代傳統(tǒng)有機(jī)類增稠劑，為建筑涂料增稠劑拓展一個(gè)新方向，有著重要意義。在涂料的生產(chǎn)制備過(guò)程中，涂料的施工性能和貯存穩(wěn)定性等方面往往與體系的黏度息息相關(guān)。本文主要試驗(yàn)在建筑涂料配方中加入海泡石后，海泡石用量、貯存時(shí)間等因素對(duì)體系增稠性能的影響，從而對(duì)比和優(yōu)化海泡石的配方性能。1.1外墻涂料的發(fā)展現(xiàn)狀為了修飾并保護(hù)建筑物的外表面，通常會(huì)在外表面涂刷涂料，這就是外墻涂料。由于是涂刷建筑物外表面的，墻面長(zhǎng)時(shí)間接受太陽(yáng)的光照，雨水的刷洗，所以，對(duì)涂料的性能有比較高的要求，良好的外墻涂料能夠有效隔絕外界環(huán)境阻止建筑被破壞，避免水分滲入建筑，從而使建筑物使用時(shí)間延長(zhǎng)。此外，在外墻涂料的選擇上，質(zhì)輕、安全、抗震，安全環(huán)保、無(wú)輻射、無(wú)“光污染”、無(wú)墜落安全隱患的外墻涂料是最佳選擇[3]。質(zhì)地輕巧，可以使墻體的承重力得到緩解，且涂料不容易脫落；良好的耐沾17

5污性，當(dāng)環(huán)境污染較為嚴(yán)重時(shí)，大量的煙塵易附著在建筑外表面，不僅涂層顏色受到影響，有甚者還會(huì)使建筑物面目皆非，影響市容，而擁有良好耐沾性的外墻涂料不容易被煙塵等污染物質(zhì)沾污，即使沾污后也能很容易的清除掉；耐候、抗老化性強(qiáng)，在大氣環(huán)境中長(zhǎng)時(shí)間經(jīng)受風(fēng)吹日曬，還有大寒天氣與大旱天氣的雙重夾擊，惡劣的室外環(huán)境容易使涂層起泡、起粉、碎裂、脫落、褪色，因此，外墻涂料在使用年限內(nèi)不得出現(xiàn)以上現(xiàn)象，品質(zhì)才好；耐水性能良好，防水防潮對(duì)于建筑物時(shí)十分重要的，特別是在潮濕的環(huán)境及梅雨季節(jié)，建筑外層容易受到雨水的沖刷，如果耐水性能較差，墻體易產(chǎn)生裂紋，滲水等現(xiàn)象，因此，當(dāng)基層建筑墻面發(fā)生破裂時(shí)，涂層仍完好無(wú)損，則是抗?jié)B防水的涂料；耐霉變性較好，霉菌、苔藻喜歡在濕度較高的環(huán)境中生長(zhǎng)繁殖，因此，外墻涂料應(yīng)該具備較低的吸水率提高耐霉變性能。在建筑外墻涂料運(yùn)用日益廣泛的今天，外墻涂料種類越來(lái)越多，性能也在不斷加強(qiáng)。如較高的伸長(zhǎng)率以及抗拉強(qiáng)度，在低溫下具有良好的柔韌性與回彈性，足以支撐外界溫度的熱脹冷縮；環(huán)保性能，目前市場(chǎng)上有一些水性外墻涂料，無(wú)毒、無(wú)污染、操作簡(jiǎn)單且安全；隔離噪音；高裝飾性，涂料用途越來(lái)越多，各種色彩豐富、變色珠光、鐳射閃色裝飾涂料隨之出現(xiàn)。就世界外墻涂料市場(chǎng)而言，外墻涂料每年的增長(zhǎng)速度為7％，高于外墻涂料行業(yè)5％的平均發(fā)展速度，我國(guó)建筑涂料原有的基礎(chǔ)較差，經(jīng)過(guò)多年的努力，通過(guò)有計(jì)劃地自信研制開(kāi)發(fā)和引進(jìn)國(guó)外生產(chǎn)和技術(shù)，開(kāi)始走上一條從單一品種向多品種、從低檔產(chǎn)品向中、高檔產(chǎn)品的發(fā)展道路，目前已形成具有一定規(guī)模、檔次比較配套的工業(yè)體系[4]。但與工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)涂料在建筑外墻裝飾中的應(yīng)用比例仍舊較低，大約為10％-15％，在高層建筑中的應(yīng)用也才剛剛開(kāi)始[5]。隨著涂料市場(chǎng)的不斷發(fā)展擴(kuò)大，政府對(duì)涂料推廣政策的實(shí)施，涂料的應(yīng)用也趨于規(guī)范化，涂料制備工藝也在不斷優(yōu)化中，國(guó)內(nèi)涂料的總體品質(zhì)有很大的提高。1.2建筑涂料基本內(nèi)容1.2.1建筑涂料的組成基料，是涂料中不可或缺的主要成膜物質(zhì)。在涂料配制過(guò)程中，基料的加入不僅能夠形成涂膜，還能將自身與顏填料黏結(jié)在一起，使整個(gè)涂料體系在干燥的17

6施工環(huán)境下形成薄層涂膜，有效調(diào)節(jié)涂膜的各種性能。在涂料領(lǐng)域較為常用的基料有無(wú)機(jī)基料和有機(jī)基料兩類。填料與顏料也可以稱為次要成膜物質(zhì)。填料是具有填充效果的體質(zhì)顏料，可以增厚涂膜。優(yōu)點(diǎn)是提高涂料的使用性能，成本低，提高經(jīng)濟(jì)收益。常用的填料品種有硫酸鋇、輕質(zhì)碳酸鈣等；顏料可以使涂料呈現(xiàn)各種顏色，具有較強(qiáng)遮瑕能力、良好的抗堿性和耐候性，顏料的選擇多樣，可根據(jù)不同性能需求和用途認(rèn)真挑選。建筑涂料中常用的顏料有鈦白粉、耐曬黃、鐵黃、酞菁綠、鐵紅等。助劑，為了改善涂料的施工性能和儲(chǔ)運(yùn)性能,涂料常用的助劑包括有機(jī)防沉劑、增稠劑、流平劑、泡沫控制劑、附著力促進(jìn)劑、潤(rùn)濕和分散劑等[6]。（1）有機(jī)防沉劑具有較好的流變功能可以有效調(diào)控顏料的懸浮，其突出特點(diǎn)使可以防止涂料在制備過(guò)程中產(chǎn)生硬沉淀，有效阻止體系的沉降。應(yīng)用在工業(yè)涂料領(lǐng)域，有機(jī)防塵劑的加入，體系黏度會(huì)不斷增大，增強(qiáng)抗流掛性。有高溫易溶解，低溫會(huì)還原的特性。（2）增稠劑，可以增加體系黏度，改變體系流體特性。具有用量少增稠能力強(qiáng)的特點(diǎn)。纖維素類增稠劑主要通過(guò)提高乳膠涂料的中低剪切黏度、屈服值、觸變性大來(lái)增加其黏度[7]。常用的非離子型羥乙基纖維素，呈現(xiàn)出粉末狀外形且易溶于水，具有良好的增稠性、耐水性和抗堿性。但是耐霉變性能差，容易滋生霉菌而腐敗。聚丙烯酸酯增稠劑，抗霉變但pH值受限，因此，在堿性條件下，會(huì)使涂料體系黏度過(guò)高成溶脹狀態(tài)，在強(qiáng)堿條件下，會(huì)失去增稠性能在水中溶解。當(dāng)前，由于聚丙烯酸酯增稠劑受pH影響，適用范圍較為有限。締合型增稠劑，締合型增稠劑像表面活性劑一樣，分子中既有親水部分也有親口黃潔油部分，親水部分可水合溶脹使水相增稠，親油端基可與乳液粒子、顏料粒子相締合形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)[8]。無(wú)機(jī)增稠劑，具有耐水性、防掛流以及良好pH適應(yīng)性等優(yōu)點(diǎn)。（3）分散劑。分散劑的作用是可以促進(jìn)固體顆粒物在液體介質(zhì)中均勻分散形成穩(wěn)定的分散液和懸浮液。分散劑在涂料生產(chǎn)環(huán)節(jié)中至關(guān)重要，顏料絕大部分是以初級(jí)粒子存在的，如果不能使其分散成為更小的粒子就容易產(chǎn)生絮凝沉降等現(xiàn)象，它直接影響到涂料的貯存、施工、成膜的性能。17

71.1.1建筑涂料的分類按基料分為:有機(jī)涂料、無(wú)機(jī)涂料、有機(jī)-無(wú)機(jī)復(fù)合涂料。（1）有機(jī)基料溶劑型涂料。該涂料是以適量顏料、填料、助劑為原材料，加入有機(jī)溶劑分散而成。在涂料領(lǐng)域溶劑型涂料不僅光澤感、成膜性良好而且簡(jiǎn)單易操作。但是對(duì)施工環(huán)境要求較高，成膜易燃，成本高且不環(huán)保。因此，溶劑型涂料適用范圍較為有限。乳液型涂料也被叫做乳膠漆,通過(guò)合成樹(shù)脂乳液、顏料、填料、助劑等原材料配制而成的涂料。該涂料光澤度、透氣性均較好，成本低，但施工環(huán)境局限性較大，雖然不需要干燥的基層材料，但是施工溫度很高，在100℃以上，在潮濕環(huán)境中需要添加防霉劑防止霉變。水溶性涂料，成本低，安全無(wú)毒無(wú)害，對(duì)施工環(huán)境要求較低,但涂料的耐水性能和耐候性能較低，適用范圍較有限，通常被用于建筑內(nèi)墻。近來(lái)，一些發(fā)達(dá)國(guó)家更是提出了無(wú)公害、無(wú)污染、省資源、省能源的涂料工業(yè)發(fā)展方向，重點(diǎn)轉(zhuǎn)向發(fā)展低污染、高性能、多功能的環(huán)保型水性涂料[9]。（2）無(wú)機(jī)涂料無(wú)機(jī)涂料是以水玻璃、硅溶膠、水泥等為基料，加入顏料、填料、助劑等，經(jīng)研磨、分散而成的涂料[10]。無(wú)機(jī)涂料成本低，安全指數(shù)高且具有良好的遮瑕能力,對(duì)基礎(chǔ)材料性能和施工環(huán)境的適應(yīng)能力強(qiáng)，溫度影響不大，其涂膜具有較高的穩(wěn)定性，耐高溫且涂料不易脫色。由于無(wú)機(jī)涂料的良好性能，可用作內(nèi)外墻涂料。（3）有機(jī)-無(wú)機(jī)復(fù)合涂料有機(jī)-無(wú)機(jī)復(fù)合涂料優(yōu)化了有機(jī)涂料和無(wú)機(jī)涂料的缺點(diǎn)，提高了涂料性能的同時(shí)還降低其生產(chǎn)成本。該涂料可用作內(nèi)外墻涂料。1.2增稠劑在涂料中的應(yīng)用1.3.1增稠劑的使用增稠劑就是提高體系黏度的助劑，膠凝劑、食品膠或糊料統(tǒng)稱為增稠[11]。（1）聚丙烯酸鹽類增稠劑在涂料中的使用方法17

8該類增稠劑也可以于料漿制備過(guò)程中添加，也可在調(diào)漆階段添加。操作過(guò)程簡(jiǎn)便容易；在調(diào)漆階段添加時(shí)應(yīng)先將增稠劑稀釋于兩倍重量的水中，再慢慢細(xì)流狀滴加入涂料中，同時(shí)充分?jǐn)嚢枰苑涝龀韯┖腿橐航佑|時(shí)增稠劑的濃度太髙導(dǎo)致乳液凝聚。（2）纖維素類增稠劑在涂料中的使用方法纖維素類增稠劑種類多樣，特征各異。例如甲基纖維素低溫易溶解高溫易凝聚析，會(huì)降低涂料黏度；羥乙基纖維素遇堿易溶解，不易受溫度影響，因此，羥乙基纖維素更多的應(yīng)用于乳膠漆中。纖維素易受細(xì)菌和微生物的侵蝕，因而制成的水溶液應(yīng)及時(shí)添加于涂料組分中或在水溶液中添加足夠量的防霉變劑。（3）締合型聚氨酯增稠劑的使用方法在調(diào)漆階段添加締合型聚氨酯增稠劑于涂料中。一般商品供應(yīng)商建議直接添加，但作者在實(shí)際操作中發(fā)現(xiàn)，直接添加時(shí)并不容易分散，因而宜采取將其和兩倍重量的水、兩倍重量的凍融穩(wěn)定劑混合均勻后再添加，這樣比較容易在涂料中分散。（4）將不同品種的增稠劑搭配使用增稠劑在涂料中的應(yīng)用技術(shù)會(huì)直接決定涂料的流變性能，進(jìn)而決定涂膜的裝飾效果和某些物理力學(xué)性能。同檔次的不同商品涂料(例如國(guó)產(chǎn)和進(jìn)口)的性能差別往往就是涂料流變性能的差別，也就是增稠劑使用技術(shù)的差別。因而，在涂料制備過(guò)程中使用一種增稠劑是很難得到理想流變性能的涂料的，高性能涂料往往都是多種增稠劑搭配使用。例如，根據(jù)對(duì)高PVC合成樹(shù)脂乳液涂料中不同增稠劑復(fù)合對(duì)涂料性能影響的研究發(fā)現(xiàn)，纖維素搭配部分疏水改性丙烯酸類增稠劑及部分聚氨酯締合型增稠劑能夠得到所需要的涂料流變性能。這是因?yàn)槔w維素增稠水相，貢獻(xiàn)了低剪切黏度，提供較好的防沉性能，能有效防流掛。1.3.2增稠劑的選擇涂料助劑廣泛運(yùn)用在涂料領(lǐng)域，添加量少就可以起到優(yōu)化涂料性能的作用。常用的助劑有增稠劑、催干劑、顏料分散劑、流平劑、乳化劑、增塑劑、防霉劑等，其中增稠劑可以提高涂料貯存穩(wěn)定性，改善并賦予涂料特殊功能，提高涂料品質(zhì)的同時(shí)可降低成本，提高經(jīng)濟(jì)收益。17

9（1）水性涂料用增稠劑的分類增稠劑種類繁多，纖維素類增稠劑的使用歷史較長(zhǎng)、品種很多，pH在正常范圍內(nèi)的話，纖維素類增稠劑都有著良好的黏度穩(wěn)定性[12]，聚丙烯酸酯增稠劑包括丙烯酸、甲基丙烯酸呈酸性，在堿性環(huán)境中才有增稠效果，因此，在使用這類增稠劑時(shí)需要加堿中和至pH=8～9。無(wú)機(jī)增稠劑，具有良好的觸變性、環(huán)保性、增稠性、分散性，其中環(huán)保性能突出。（2）增稠機(jī)理纖維素類增稠劑。纖維素類增稠劑的增稠機(jī)理是疏水主鏈與水分子通過(guò)氫鍵締合，通過(guò)增加聚合物體積減少顆粒運(yùn)動(dòng)空間提高體系黏度。也可以通過(guò)分子鏈的纏繞實(shí)現(xiàn)黏度的提高，表現(xiàn)為在靜態(tài)和低剪切力下有高黏度，在高剪切力下為低黏度，這是因?yàn)樵陟o態(tài)或低剪切力時(shí)，纖維素分子鏈處于無(wú)序狀態(tài)而使體系呈現(xiàn)高黏性，而在高剪切力時(shí)，分子平行于流動(dòng)方向作有序排列，易于相互滑動(dòng)，所以體系黏度下降[13]。聚丙烯酸類增稠劑增稠途徑有兩個(gè)，一是該增稠劑在水中溶解時(shí)，羧酸根離子由于同性相斥力會(huì)將螺旋狀的分子鏈拉伸為棒狀，使體系的黏度增加了。另一途徑是通過(guò)編織網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)在乳膠粒與顏料之間形成聯(lián)系，增加了體系黏度。締合型聚氨酯類增稠劑是低分子量的齊聚物。這類增稠劑以水作為分散介質(zhì)，高分子材料中引入了親水、疏水基團(tuán)，使體系具有表面活性劑的特性。在較高濃度的水溶液中會(huì)反應(yīng)生成膠束，將膠束與聚合物粒子結(jié)合，形成網(wǎng)狀架構(gòu)，從而增加體系黏度。無(wú)機(jī)增稠劑膨潤(rùn)土加水后膨潤(rùn)土礦物晶層間距擴(kuò)大，水分子在晶層之間游移使膨潤(rùn)土體積膨脹形成糊狀物質(zhì)，膨潤(rùn)土顆粒的靜電引力可以增強(qiáng)顆粒的黏結(jié)能力，從而提高懸浮性和分散性。1.3海泡石在涂料中的應(yīng)用特性海泡石是一種富鎂纖維狀硅酸鹽黏土礦物，疏松多孔、微纖維狀結(jié)構(gòu)，除具備黏土的可塑性、黏結(jié)性以外，自身還有極高的耐水性、分散性、pH適應(yīng)性、耐高溫、增稠性等特性。廣泛應(yīng)用于催化、吸附、化工、環(huán)保、石油鉆井、農(nóng)業(yè)等眾多領(lǐng)域[14]。在涂料領(lǐng)域，海泡石天然納米結(jié)構(gòu)有效吸附甲醛、苯等有害氣體17

10并固化。此外，海泡石以其良好的觸變性、增稠性、分散性被涂料領(lǐng)域視為重要的功能性助劑。1.4.1海泡石的基礎(chǔ)應(yīng)用海泡石用作懸浮劑，由于海泡石孔隙度高、微孔量多、比表面積大（250-340m2/g）等特殊結(jié)構(gòu)使其擁有連續(xù)晶道，其吸附性、耐水性較強(qiáng)。在水中通過(guò)攪拌迅速高度分散，其懸浮體具有一定黏度和良好的穩(wěn)定性。在涂料當(dāng)中，海泡石對(duì)涂料的貯存穩(wěn)定性和抗分層沁水性均有提高。海泡石用作增稠劑，同一類型的增稠劑還有凹凸棒土和膨潤(rùn)土，兩者的白度都低于海泡石，因此，在選擇無(wú)機(jī)類增稠劑的時(shí)候優(yōu)先選用海泡石。海泡石在涂料當(dāng)中優(yōu)點(diǎn)尤為顯著，可以改善體系性能，對(duì)pH值的要求較低，具有環(huán)保性。海泡石用作觸變劑，分散于水中的海泡石微粒會(huì)以不同方式通過(guò)締合作用形成三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，使分散懸浮體具有很大的表觀黏度，在外界剪切力作用下，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)破壞，體系黏度下降，當(dāng)外界剪切去除在靜置狀態(tài)下，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)重新恢復(fù)，黏度上升，充分表現(xiàn)出體系的觸變性能，基于這一特性，將海泡石懸浮體用于乳膠漆，可防止涂料流掛，改善施工性，對(duì)于厚質(zhì)乳膠漆，涂料的觸變性更為重要[15]。1.4.2海泡石的實(shí)例應(yīng)用在防銹乳膠漆中，由于海泡石自身良好的觸變性，可以提高涂料體系的施工性能，因此，海泡石被用作防銹乳膠漆中獨(dú)有的增稠劑，除了提高體系黏度外還能提高漆膜的強(qiáng)度，防銹化。在彈性涂料中，有機(jī)類增稠劑逐漸被無(wú)機(jī)材料海泡石所替代，主要原因使海泡石的增稠效果更為明顯，在配制彈性涂料過(guò)程中可以通過(guò)海泡石的加入減少有機(jī)類增稠劑的添加量，涂料性能得到提高的同時(shí)也更加環(huán)保。要想得到有清晰紋路，質(zhì)感獨(dú)特的拉毛涂料，就可以通過(guò)添加海泡石發(fā)揮其觸變性來(lái)實(shí)現(xiàn)。在建筑乳膠漆中，海泡石作為增稠流變劑，既可以提高體系耐水、分散、吸附等性能，還不會(huì)產(chǎn)生揮發(fā)性物質(zhì)、安全環(huán)保。具有較高的pH值適應(yīng)性，運(yùn)用更為廣泛。在水性鋼結(jié)構(gòu)防火涂料中，海泡石的加入可以防止涂層膨脹發(fā)花，且具有不17

11燃、耐水等特性。1.5本課題研究的目的和意義通過(guò)分析造成涂料黏度變化的原因，探討海泡石對(duì)涂料基料的分散性能；不同溫度下海泡石的加入對(duì)黏度的影響；不同pH值下體系黏度的變化情況；研究海泡石能否提高涂料的貯存穩(wěn)定性。本文主要通過(guò)單因素的方法針對(duì)性的探討海泡石用作建筑涂料增稠劑的可行性，通過(guò)海泡石的加入優(yōu)化涂料使用性能以及貯存穩(wěn)定性。海泡石自身?yè)碛辛己玫奈叫浴H適應(yīng)性、分散性、增稠性、流平性。如果可以用無(wú)機(jī)材料海泡石，替代傳統(tǒng)有機(jī)類增稠劑，不僅可以提高涂料性能還能有效降低涂料的生產(chǎn)成本，還為建筑涂料增稠劑拓展一個(gè)新方向，有著重要意義。1實(shí)驗(yàn)部分1.1實(shí)驗(yàn)儀器及試劑1.1.1實(shí)驗(yàn)儀器涂4杯，天津永利達(dá)材料試驗(yàn)機(jī)有限公司；數(shù)顯酸度儀，雷磁分析儀器廠；恒溫加熱磁力攪拌器，鄭州長(zhǎng)城科工貿(mào)有限公司。1.1.2實(shí)驗(yàn)試劑鈦白粉，天津市福晨化學(xué)試劑廠；滑石粉，上海晶純生化科技股份有限公司；輕質(zhì)碳酸鈣，西隴化工股份有限公司；硅丙乳液，福建白蓮花化工有限公司；去離子水，實(shí)驗(yàn)室自制；海泡石；分散劑；AMP-95，廣州市辰仕化工有限公司。1.2實(shí)驗(yàn)方法1.1.3涂料的配方建筑外墻涂料配方設(shè)計(jì)主要內(nèi)容有基料類型選擇、助劑匹配、溶劑確定等。實(shí)驗(yàn)所用的涂料配方主要是基料（鈦白粉、滑石粉、輕質(zhì)碳酸鈣、硅丙乳液）和17

12助劑（分散劑、海泡石、AMP-95）。在分析天平上分別稱取鈦白粉、輕質(zhì)碳酸鈣、滑石粉、硅丙乳液，加入分散劑、海泡石、AMP-95，充分?jǐn)嚢柚粱旌暇鶆?，具體用量如表2-1所示。表2-1建筑外墻涂料配方原料用量（wt%）鈦白粉10滑石粉10輕質(zhì)碳酸鈣25硅丙乳液35分散劑0.5海泡石適量AMP-95適量去離子水適量2.2.3增稠劑用量的確定水性涂料的分散介質(zhì)主要是水或者水溶性醇醚,因?yàn)樽陨眇ざ鹊?、流平性差，不利于施工也不好貯存，需要通過(guò)添加增稠劑來(lái)改善其性能。按建筑外墻涂料配方稱取一定量的原料及其他助劑于燒杯中，攪拌溶解并觀察涂料在容器中的狀態(tài)，將涂料導(dǎo)入涂4杯中，計(jì)時(shí)，測(cè)得其黏度。將測(cè)試過(guò)的涂料均勻地涂刷在底板上，自然風(fēng)干，觀察涂料的涂刷性并記錄。不改變其他原料的用量，按梯度用量改變海泡石的添加量，測(cè)得5個(gè)不同海泡石用量的黏度，并比較它們的涂刷性，得出最佳的海泡石用量。2.2.3溫度的測(cè)定根據(jù)配方,往6個(gè)燒杯中稱取相同用量的原料及海泡石，攪拌溶解。然后將6個(gè)燒杯分別放在不同溫度的水浴鍋中，觀察各個(gè)燒杯中的涂料狀態(tài)，水浴加熱幾分鐘后，倒入涂4杯中，測(cè)得黏度，再進(jìn)行涂刷性的對(duì)比。17

132.2.4pH的測(cè)定根據(jù)配方，在其他原料用量不變及海泡石添加量不變的情況下,分別用酸堿調(diào)節(jié)涂料的6個(gè)不同pH值,然后倒入涂4杯中，測(cè)得其黏度,對(duì)比它們的涂刷性。2.2.5貯存時(shí)間的測(cè)定按照配方的用量，往7個(gè)燒杯中稱取相同用量的原料及海泡石，攪拌溶解，然后用塑料膜密封，分別放置1、2、3、4、5、6、7天后，用涂4杯分別測(cè)得其黏度，再進(jìn)行涂刷性的比較。3實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論3.1增稠劑及其他因素對(duì)涂料黏度的影響3.1.1海泡石對(duì)輕質(zhì)碳酸鈣的分散性輕質(zhì)碳酸鈣細(xì)膩，白度較高，比重輕，吸水量大，具有一定的遮瑕能力可作為體質(zhì)顏料，涂料中常常加入適量輕質(zhì)碳酸鈣做體質(zhì)顏料從而降低鈦白粉的使用成本。圖3-1海泡石對(duì)輕質(zhì)碳酸鈣的影響17

14由于水的表面張力和介電常數(shù)較大，涂料中的常見(jiàn)基料輕質(zhì)碳酸鈣在水中幾乎沒(méi)有黏性,其懸浮液很不穩(wěn)定，難以分散，因此在涂料填料的配方中通過(guò)使用分散劑來(lái)完成水和填料之間的有效潤(rùn)濕和穩(wěn)定分散，其分散性能好壞直接影響產(chǎn)品使用價(jià)值。實(shí)驗(yàn)將海泡石水溶液組成按海泡石：輕質(zhì)碳酸鈣：去離子水=1:5:14（質(zhì)量比）進(jìn)行配制，通過(guò)不同沉降時(shí)間觀察海泡石水溶液的析出體積，判斷海泡石對(duì)輕質(zhì)碳酸鈣的分散性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖3-1所示。觀察曲線整體趨勢(shì)，海泡石水溶液析出體積隨著沉降時(shí)間的增加而增加，從0-25min析出體積急劇上升達(dá)到33v/v%，隨后保持緩慢上升狀態(tài)。此現(xiàn)象是由于海泡石在水中的高度分散和水化，減少完成分散過(guò)程所需的時(shí)間和(或)能量，使海泡石水溶液形成具有適當(dāng)黏度的沉降穩(wěn)定性較好的懸浮液?？梢?jiàn)，海泡石對(duì)輕質(zhì)碳酸鈣有良好的分散性。3.1.2海泡石用量對(duì)涂料的影響海泡石是一種富鎂纖維狀硅酸鹽黏土礦物，疏松多孔、微纖維狀結(jié)構(gòu)，除具備黏土的可塑性、黏結(jié)性以外，自身還有極高的耐水性、分散性、pH適應(yīng)性、耐高溫、增稠性等特性。實(shí)驗(yàn)通過(guò)改變海泡石的用量觀察涂料黏度的變化情況，探究海泡石的增稠性能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖3-2所示。圖3-2海泡石用量對(duì)涂料黏度的影響17

15可知，涂料顏料、填料不變的情況下，涂料的黏度隨海泡石用量的增加而增加，海泡石用量在2.5wt%時(shí)體系黏度可以達(dá)到60mm2/s左右，用量在6-10wt%時(shí)，體系可維持90mm2/s左右的黏度，適合涂裝。這是因?yàn)楹Ｅ菔奶厥饫w維狀結(jié)構(gòu)會(huì)聚集成束狀，遇水或其它極性溶液時(shí)能迅速高度分散成的較小的無(wú)規(guī)律的纖維束、單體纖維，由于攪拌的影響分散成相互咬合的網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)包裹液體從而產(chǎn)生并增加黏度，形成了具有流變性能的穩(wěn)定、高黏度的懸浮液，這種懸浮體有很好的懸浮穩(wěn)定性，配入涂料后，有利于提高涂料的抗分層沁水和儲(chǔ)存穩(wěn)定性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，海泡石在建筑涂料中具有良好的增稠作用。3.1.3溫度對(duì)涂料黏度的影響通常涂料工程的施工環(huán)境宜選溫度為5℃～40℃之間，如果涂料黏度對(duì)于環(huán)境溫度的變化十分敏感，涂料使用條件就會(huì)受限，比如過(guò)高的溫度下就可能讓漆面產(chǎn)生龜裂，起皮等現(xiàn)象，而良好的涂料在常溫條件下體系黏度變化幅度不大，更加適合涂裝工作。為探究涂料黏度與溫度的關(guān)系，實(shí)驗(yàn)選取5℃～35℃來(lái)測(cè)試加入海泡石后溫度對(duì)黏度的影響情況。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖3-3所示。圖3-3溫度對(duì)體系黏度的影響由曲線趨勢(shì)可知，隨溫度升高體系黏度緩慢降低，但總體波動(dòng)范圍不大，當(dāng)17

16溫度在5℃時(shí)，體系黏度達(dá)到峰值123mm2/s，室溫下，體系黏度總體保持在80-95mm2/s，升高至35℃時(shí)，體系黏度降低到69mm2/s，隨著溫度不斷升高，體系分子間的締合結(jié)構(gòu)被破壞，導(dǎo)致黏度下降，也是造成膜厚及表面質(zhì)量波動(dòng)的重要原因。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，海泡石可維持體系穩(wěn)定性，常溫下可維持涂裝作業(yè)黏度在80-95mm2/s左右，使涂料在室溫情況下保持適宜的黏度。3.1.4pH對(duì)涂料黏度的影響pH調(diào)節(jié)劑是涂料制備過(guò)程中必不可少的一種助劑，很少的用量就能發(fā)揮較大的功效。實(shí)驗(yàn)通過(guò)HCL和KOH調(diào)節(jié)涂料pH值來(lái)測(cè)定黏度的變化情況。期間，海泡石加入量為8%，溫度控制在15℃。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖3-4所示。圖3-4pH對(duì)體系黏度的影響根據(jù)圖3-4給出了pH值對(duì)涂料黏度的影響情況，可以看出，涂料的黏度與pH值的大小有著密切的關(guān)系，pH值的變化將引起黏度的變化，隨pH值不斷升高，體系黏度呈現(xiàn)緩慢上升的趨勢(shì),pH值在3的時(shí)候體系黏度為63mm2/s,pH值為8-9時(shí)體系黏度穩(wěn)定在80-95mm2/s適宜涂裝。涂料一般呈堿性，因?yàn)樵谒嵝缘臈l件下，易使涂料性能發(fā)生改變不能發(fā)揮很好的作用，而海泡石的加入使體系黏度免受pH影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，海泡石抗酸堿能力強(qiáng)，在涂料中控制pH值為8-917

17并保持穩(wěn)定是極其有效的，涂料穩(wěn)定性和流動(dòng)性都相對(duì)較好。3.1.4貯存時(shí)間對(duì)涂料黏度的影響貯存穩(wěn)定性是指涂料在常溫條件下，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，涂料的物理化學(xué)性能是否符合原先的標(biāo)準(zhǔn)，涂料在貯存過(guò)程中發(fā)生的性能變化是否符合原制作規(guī)格。良好的涂料產(chǎn)品貯存時(shí)間長(zhǎng)且不發(fā)生性能的轉(zhuǎn)變，但由于各種外在的不可控因素的影響，涂料不易保存，易出現(xiàn)物理化學(xué)性能的改變，影響涂料的正常使用。實(shí)驗(yàn)通過(guò)不同貯存時(shí)間是否影響涂料黏度來(lái)檢驗(yàn)涂料配方的可行性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖3-5所示。圖3-5貯存時(shí)間對(duì)體系黏度的影響由圖3-5可以看出，隨著貯存時(shí)間增加，體系黏度緩慢增大，但總體變化幅度不大，黏度基本控制在95mm2/s上下。實(shí)驗(yàn)中所用原料鈦白粉、滑石粉、輕質(zhì)碳酸鈣均為固體顆粒，長(zhǎng)期放置自然環(huán)境中，會(huì)發(fā)生重力沉降，但加入海泡石增稠劑后提高配方的黏度，使體系黏度維持穩(wěn)定，延緩?fù)苛铣两担砷L(zhǎng)時(shí)間保存。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，加入海泡石后的涂料貯存穩(wěn)定性良好，該涂料配方是可行的。17

181結(jié)論（1）海泡石對(duì)輕質(zhì)碳酸鈣有良好的分散作用，輕質(zhì)碳酸鈣在涂料當(dāng)中應(yīng)用廣泛但是不易分散，海泡石根據(jù)自身高度分散和水化的特點(diǎn)，使配方形成具有適當(dāng)黏度的沉降穩(wěn)定性較好的懸浮液。（2）海泡石在建筑涂料中有良好的增稠作用以及抗酸堿性能，海泡石用量在6-10wt%、pH值在8-9左右時(shí)，體系可維持適宜的涂裝黏度。（3）海泡石可提高體系的貯存穩(wěn)定性，室溫條件下可維持涂裝作業(yè)黏度在80-95mm2/s左右，涂料增稠效果明顯且穩(wěn)定。在涂料長(zhǎng)時(shí)間放置后，體系黏度整體變化幅度較小，延緩?fù)苛系某两禃r(shí)間，達(dá)到長(zhǎng)時(shí)間保存的效果。17

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20致謝時(shí)光匆匆如流水，轉(zhuǎn)眼便是大學(xué)畢業(yè)時(shí)節(jié)，春夢(mèng)秋云，聚散真容易。離校日期已日趨漸進(jìn)，畢業(yè)論文的完成也隨之進(jìn)入了尾聲。從開(kāi)始進(jìn)入課題到論文的順利完成，一直都離不開(kāi)老師、同學(xué)、朋友給我熱情的幫助，在這里請(qǐng)接受我誠(chéng)摯的謝意！感謝我的導(dǎo)師謝紅璐老師，他嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致、一絲不茍的作風(fēng)一直是我學(xué)習(xí)的榜樣，他循循善誘的教導(dǎo)和不拘一格的思路給予我無(wú)盡的啟迪。感謝化學(xué)與材料學(xué)院的所有老師，謝謝你們四年的辛勤栽培，謝謝你們?cè)诮虒W(xué)的同時(shí)更多的是傳授我們做人的道理，謝謝四年里面你們孜孜不倦的教誨！感謝所有給予我支持和幫助的同學(xué)、朋友，今后各奔前程，大家珍重。17