基础漆中润湿剂和增稠剂对水包水多彩涂料黏度稳定性的影响

刘 杰 （常熟巴德富科技有限公司，江苏常熟 215501）

基础漆中润湿剂和增稠剂对水包水多彩涂料黏度稳定性的影响

刘 杰 （常熟巴德富科技有限公司，江苏常熟 215501）

采用控制变量法，分析了基础漆中增稠剂和润湿剂的选择对水包水多彩涂料黏度稳定性的影响，并探讨了引起涂料黏度变化的机理。

水包水多彩涂料；增稠剂；润湿剂；黏度稳定性

0 引言

探讨了基础漆中增稠剂和润湿剂的选择对水包水多彩涂料黏度稳定性的影响。

水性多彩涂料是一种新型的装饰型涂料，它具有优异的仿真度、相对低廉的成本、简单的施工工艺、天然环保等优点，可以用来替代花岗岩、大理石等，有效减少了人们对天然石材的开采，保护环境的同时还能避免因天然石材脱落引起的危险［1-2］。

水包水多彩涂料是一种水包水型（W/W）多相悬浮体系，其制备过程包括水性彩色粒子（彩点）的制备和连续相清漆的调制。彩点的制备原理是将调色的基础漆以小液滴形式加入到水性凝胶液（保护胶溶液）中，使保护胶溶液在基础漆液滴表面凝胶化，形成一层不溶于水的保护层，这层保护层可以有效防止基础漆液滴相互凝聚，同时还能阻止基础漆液滴内组分和保护胶溶液组分相互渗透，以此来保证彩点的稳定性［3］；将制备好的彩点加入到以水性乳液为主的连续相清漆中，就可以获得多彩涂料成品。如何保证黏度稳定性（包括常温和秋冬季温度5℃下），是当今多彩涂料存在的主要问题之一。本研究

1 试验部分

1.1 原材料

纯丙乳液RS-2788、硅丙乳液RS-3799，巴德富科技有限公司；保护胶Laponite S482、保护胶Laponite RD，毕克公司；金红石型钛白粉，四川龙蟒；煅烧高岭土，山西金洋；纤维素醚1、纤维素醚2，市售品；各类水性助剂及色浆，市售品。

1.2 仪器设备

高速分散机SFJ-400、斯托默黏度计STM-Ⅴ，上海现代环境工程技术有限公司；电子天平JA21002，上海舜宇恒平科学仪器有限公司；水包水仿石涂料专用喷枪W-77，上海岩田实业有限公司；多彩粒子筛滤机DC-2，江阴市雄威化工机械有限公司。

1.3 多彩涂料的制备

1.3.1 配方

多彩涂料的配方见表1。

表1 多彩涂料的配方Table 1 The formulation of multicolor coatings

1.3.2 制备工艺

基础漆制备：在反应釜中依次加入水、分散剂、部分消泡剂、钛白粉、高岭土和纤维素醚，低速分散5 min，然后加入多功能助剂、成膜助剂、防冻剂、乳液和剩余的消泡剂，中速分散10 min后，缓慢加入Laponite RD（7%），最后加入润湿剂、增稠剂和杀菌剂，分散均匀备用。

造粒保护胶溶液制备：将定量的Laponite S482粉料加入到去离子水中，高速分散约30 min至其溶解完全，备用。

连续相溶液制备：依次加入乳液、水、膨润土、成膜助剂、防冻剂、多功能助剂、增稠剂并分散均匀，最后加入杀菌剂待用。

成品涂料制备：将调成各种颜色的基础漆，按照m（基础漆）∶m（造粒保护胶溶液）=40∶20的比例加入至造粒保护胶溶液中，通过多彩粒子筛滤机制备出彩色粒子，然后再向其中投入与基础漆等质量的连续相溶液，制得水性多彩涂料。

2 结果与讨论

2.1 彩点稳定机理

制备水性多彩涂料的关键技术在于如何保证彩点的形状和黏度稳定性。彩点形成原理：基础漆中的纤维素醚与内部的保护胶Laponite发生物理交联作用，使得内部疏水化；然后以液滴形式加入到保护胶Laponite溶液中时，保护胶Laponite溶液迅速在彩点表面形成较为致密的疏水膜，以此防止彩点内外物质的相互渗透，同时抑制彩点间的相互凝聚［4］。

当彩点表面的疏水膜不够致密，无法阻隔彩粒内部物质向外渗透时，就会出现多彩涂料的渗色和黏度升高问题。

保护胶Laponite颗粒表面六角空穴中存在大量羟基，可以与富含羟基的组分形成氢键；同时其表面带有负电荷，可以与羟基等极性基团形成偶极作用［5］，因此彩点独立而稳定。

2.2 基础漆中碱溶胀增稠剂种类的影响

增稠剂分为碱溶胀型和聚氨酯型，其中聚氨酯型增稠剂用在多彩基础漆中会引发彩点变软，拉长条等现象；碱溶胀型增稠剂可以促使彩点韧性增强，使得彩点粒子饱满圆润。考察了碱溶胀型增稠剂对涂料黏度稳定性的影响。

在无润湿剂的情况下，向基础漆中分别加入不同种类的碱溶胀型增稠剂（表2），采用相同的保护胶溶液和连续相清漆，观察成品涂料的黏度随贮存时间的变化情况（图1）。

表2 增稠剂信息表Table 2 The information sheet of thickeners

由图1a可见，常温贮存时，基础漆中不添加增稠剂的涂料，初始黏度和黏度增长幅度都要远小于添加增稠剂的涂料；添加ASE-60（ASE）增稠剂的涂料，黏度增长幅度要低于添加AP-425（HASE）和G-530（HASE）的涂料。

由图1b可见，在5℃贮存时，基础漆中添加不同种类增稠剂的涂料，其黏度增长幅度都较大，但是不添加增稠剂和添加ASE-60增稠剂的涂料，黏度增长幅度要低于添加AP-425和G-530的涂料。

图1 多彩涂料黏度随时间变化的曲线（增稠剂的影响）Figure 1 The viscosity curve of multi-color coatings varied with time（effect of thickener）

碱溶胀型增稠剂分为非缔合型（ASE）和缔合型（HASE）两类，ASE型增稠剂的主要成分为聚丙烯酸盐乳液，其在碱性条件下与碱发生中和反应，羟基在静电斥力作用下相互分离，从而使得体系黏度上升［6］，因而占用了与保护胶Laponite发生交联作用的羟基，使得彩点表面疏水膜不再致密，从而导致彩点内的增稠剂向外渗透，最终导致整个涂料体系黏度上升；HASE型增稠剂的主要成分为疏水改性的聚丙烯酸盐乳液，其在ASE的基础上增加了缔合作用，疏水链端和乳胶粒子、表面活性剂、颜料粒子等疏水部位缔合成三维网状结构［7］，其不仅占用了部分与保护胶Laponite发生交联作用的羟基，而且促使具有羟基基团的组分与其形成了独立的三维网状结构，相对于ASE型增稠剂，其对彩点表面疏水膜的破坏更加严重，故体系黏度上升的幅度更大。

2.3 基础漆中润湿剂种类的影响

润湿剂表面含有大量的羟基基团，可以与保护胶Laponite发生交联作用，使得彩点表面的疏水膜更加致密。在不添加增稠剂、只添加0.7%（占配方总量的质量分数）ASE-60的两种前提条件下，在基础漆中分别加入0.2%市面上常见的几种润湿剂（表3），采用相同的保护胶溶液和连续相清漆，考察涂料黏度随时间的变化情况，结果见图2。

表3 润湿剂信息表Table 3 The information sheet of wetting agents

图2 多彩涂料黏度随时间变化的曲线（润湿剂的影响）Figure 2 The viscosity curve of multi-color coatings varied with time（effect of wetting agent）

由图2a1可以看出，5组样品常温贮存黏度上升幅度都<15 KU，其中添加LCN-407和G-399的涂料，在20 d内黏度仅上涨约5 KU；由图2a2可以看出，5组样品的5℃贮存黏度上升幅度都较大，其中添加LCN-407和G-399的涂料黏度升幅相对较缓。

相比于图2a1，由图2b1可以看出，基础漆中加入增稠剂后，添加润湿剂对涂料黏度稳定性帮助不大；对比图2a2、图2b2可见，5℃贮存的涂料，基础漆中加入增稠剂后，涂料的黏度上升明显，较不加增稠剂的涂料高10 KU左右。因此，基础漆中增稠剂对多彩涂料黏度稳定性的影响要大于润湿剂。

2.4 基础漆中润湿剂用量的影响

因基础漆中不加增稠剂，利于多彩涂料黏度保持稳定，故在基础漆中不加增稠剂的情况下，考察润湿剂用量对多彩涂料性能的影响，结果见表4。

表4 润湿剂用量的影响Table 4 The influence of dosage of wetting agent

由表4可见，LCN-407的加入可以使得多彩涂料黏度（包括常温和5℃）更加稳定，但LCN-407过量使用，彩点易碎、易下沉且容易出现渗色；而NOPLAX 6000的加入，使得多彩涂料常温黏度较为稳定，5℃黏度升幅较大。NOPLAX 6000用量过大，会出现基础漆黏度下降，彩点偏软、拉长条等现象。因此润湿剂的用量要适中，在0.2%～0.4%较为合适。

由于影响多彩涂料黏度稳定性的因素较多，以上试验仅从增稠剂和润湿剂方面提供一些体会。在整个配方设计中需要对多种原料进行试验，平衡。

3 结语

（1） 基础漆中增稠剂是导致多彩涂料黏度上升的原因之一，其对多彩涂料黏度（常温和5℃贮存）的影响远大于润湿剂的影响。

（2） 在无碱溶胀增稠剂的情况下，基础漆中添加适量的LCN-407和G-399，可以有效抑制成品多彩涂料黏度的上升。

（3） 润湿剂用量以0.2%～0.4%为宜，此时制备的成品多彩涂料状态较好，黏度较为稳定。

（4） 基础漆中不添加增稠剂，添加0.2%的LCN-407，可以制备出彩点圆润，黏度（常温和5℃）稳定的多彩涂料。

1 王晓，候佩民，徐元浩，等.水包水多彩涂料发展概况［J］.中国涂料，2012，27（8）：23-25.

2 周媛，王升福，车文波.水包水多彩涂料的研制［J］.中国涂料，2015，30（8）：22-25.

3 李国梁，叶仙华，乔永洛，等.水包水多彩涂料的研究进展［J］.江西科技师范大学学报，2014（6）：13-17.

4 Thomas N.E.Bowen. Decorative Coatings Providing Multicolor，Textured Surface：US，4717720［P］. 1988-01-05．

5 Kroon，Gijsbert．Waterborne Clay-Coating Emulsion Paints with Improved Application Performance：EU，0707052A2［P］.1996-04-05．

6 杨薇薇，徐建新. FRH-2丙烯酸酯增稠剂的研制［J］.涂料工业，1991（2）：15-17．

7 S.Dai，K.C.Tam，R.D.Jenkins，et al. Light Scattering of Dilute Hydrophobically Modified Alkali Soluble Emulsion Solutions：Effects of Hydrophobicity and Spacer Length of Macromonomer［J］. Macromolecules，2000，33（19）：7 021-7 028．

The Influence of Wetting Agent and Thickener in Base Paint on Viscosity Stability of Water-in-Water Multicolor Coatings

Liu Jie （Changshu BATF Industry Co.，Ltd.，Changshu Jiangsu，215501，China）

The influence of wetting agent and thickener in base paint on the viscosity stability of water-in-water multicolor coatings was studied using the control variable method. And the viscosity changes mechanism was discussed.

water-in-water multicolor coatings；thickener；wetting agent；viscosity stability

TQ 630.6

A

1009-1696（2017）05-0005-04

2017-05-03

刘杰（1989—），男，毕业于常州大学，硕士，常熟巴德富科技有限公司推广部实验中心主管，主要从事乳液的应用技术和建筑涂料的性能研究工作。