室温自交联马铃薯淀粉接枝乳液基调湿涂料的制备

郭俊峰

（内蒙古化工职业学院，呼和浩特 010070）

室内湿度与人类生活息息相关，相对湿度低于40%时，鼻子、喉咙和支气管中的黏膜会变得干燥，抵御病毒和细菌的能力减弱，而木器家具会变形。相对湿度高于60%时，环境过于潮湿，人体易受湿气侵袭出现健康问题，微生物繁殖速度加快，物品也同样易被锈蚀、腐烂。故而调节室内湿度尤为重要。调湿方式有主动和被动，主动方式主要是空调，费用比较大；被动方式即为利用调湿材料根据室内湿度情况吸放湿进行调节湿度，耗能较少。

调湿涂料即为一类被动式调湿方式，也是应用较广的一种调湿方式[1-2]。调湿涂料主要类别有石灰型调湿涂料、硅酸盐型调湿涂料、溶剂型调湿涂料、水性调湿涂料、变色调湿涂料、光催化抗菌调湿涂料和其他特种功能调湿涂料[3-4]。调湿涂料既要具有较强的吸水和保水性，又可在被涂物表面形成具有保护、装饰、调湿功能的涂膜。本文以室温自交联马铃薯淀粉接枝乳液，与多孔颜填料进行复配，制得调湿涂料，并对其基本性能及调湿性能进行研究，以期得到一种环境友好的调湿涂料。

1 试验

1.1 主要原料及仪器

试验所用主要试剂有自制室温自交联马铃薯接枝乳液、钛白粉、滑石粉、蒙脱土、高岭土、膨润土、硅藻土、轻体碳酸钙和重体碳酸钙，仪器有漆膜测厚仪、漆膜干燥时间测定仪、反射率仪、刮板细度计、光泽仪和黑白格遮盖力等。

1.2 制备工艺

1.2.1 室温自交联马铃薯淀粉接枝乳液PoSt-g-BMD的制备

在装有搅拌器、冷凝管、温度计及加料装置的四口烧瓶中加入马铃薯淀粉、水，加热升温至80℃，充分搅拌，进行淀粉糊化。0.5 h后，加入引发剂过硫酸钾，引发10 min后，开始滴加混合单体（BA/MMA/DAAM=8/8/2），滴加完毕后，保温反应6 h，维持反应温度在80℃左右。用NaOH溶液（Wt=10%）调pH=6～7，得w（固体分）为20%的乳液。

1.2.2 室温自交联马铃薯淀粉接枝乳液PoSt-g-BMDA-C涂料的制备

按配方量准确称取各种颜填料、助剂，充分润湿且搅拌均匀后，研磨，当细度达到80 μm以下，加入淀粉乳液和ADH，搅匀，研磨。测黏度、固体分，然后过滤，包装。

1.3 测试与表征

调湿涂料主要是调节室内空气湿度，主要作为内墙涂料使用，因此首先要达到目前国标内墙涂料基本要求。涂料取样应按《色漆、清漆和色漆与清漆用原材料 取样》（GB/T 3186-2006）方法进行；按《建筑涂料涂层试板的制备》（JGT23-2001）中的规定，在石棉水泥板上进行涂刷。施涂完的试板涂层朝上，水平放置于试验台上，按《涂料试样状态调节和试验的温湿度》（GB/T 9278-2008）中规定的有关涂料试样的状态调节和试验的温湿度条件放置7 d，按照国标测定其机械性能。

2 结果与讨论

2.1 室温自交联马铃薯淀粉接枝乳液基调湿涂料基本性能

室温自交联马铃薯淀粉接枝乳液基调湿涂料主要用于建筑内墙涂饰，所以首先应达到一般内墙涂料标准。根据《合成树脂乳液内墙涂料》（GB/T 9756-2009）要求，对该涂料进行了部分基本性能测试，结果如表1所示，从中可以看出，该涂料达到了内墙涂料标准，可以用作内墙涂料。

表1 PoSt-g-BMDA-C基本性能

2.2 不同颜基比对调湿涂料涂层表观影响

涂料中颜料与基料（乳液）的配比对涂层光泽、硬度、附着力、柔韧性和耐水性等性能影响很大，对内墙涂料来说，光泽、硬度和柔韧性不做要求，所以在此着重对不同颜基比的涂料涂层附着力及耐水性进行研究。将硅藻土CD02:硅藻土CD05:膨润土:高岭土:滑石粉:钛白粉=45:15:10:5:5:20（g）的比例混合均匀，配成混合颜填料，然后按混合颜填料/PoSt-g-BMDA=10:1～10:10（固含量）的比例混合均匀，添加适量水，研磨至小于80 μm，在石棉水泥板上涂刷，在23±2℃，RH50±5%的条件下放置7 d，结果如表2和图1所示。图1中分别为颜基比10:2～10:8的涂层表观，由表2和图1可知，当颜基比小于10:3时，涂层表现为脱粉。这是因为在低PVC涂料中，颜填料粒子分散在树脂的连续相里，形成所谓“海-岛”结构，随着颜填料的增加，PVC超过某一限值时，树脂就不能将颜料粒子间的空隙完全充满，这些未被填充的空隙就潜藏在涂膜中，使涂膜物化性能大为降低。

表2 PoSt-g-BMDA-C基本性能

图1 PoSt-g-BM-C不同颜基比时表观

2.3 室温自交联马铃薯淀粉接枝乳液基调湿涂料的吸水性

将备好的玻璃板准确称重，然后将制备好的涂料涂刷于玻璃板上，称重，在室温下干燥成膜后放进烘箱，在100℃下烘至恒重，取出，称重，然后再浸入25±1℃的蒸馏水中48 h后取出，迅速用滤纸吸干涂膜表面水分，立即称重、计算、做图，如图2所示。从图中可以看出，涂层吸水率约100%，即约为自身重量1倍，15 min吸水率为60%。其吸水率略低于马铃薯淀粉基调湿涂料，因为乳液中引入酮羰基与ADH发生交联，提高了乳液的耐水性能，所以涂料的吸水率略低。

图2 PoSt-g-BMDA-C涂料吸水性

2.4 室温自交联马铃薯淀粉接枝乳液基调湿涂料的调湿性能

将配好的涂料涂刷于石棉水泥板上，并干燥成膜。增湿性能：先记录容积为42 L的人工密闭气候调湿箱内起始空气温度和湿度，然后把若干块已称重的饱和吸水后的样板放入调湿箱内，定时测定箱内温湿度的变化，做出增湿曲线。降湿性能：先用水皿将容积为42 L的人工密闭气候调湿箱内的空气湿度调至100%，并稳定一段时间，记录起始温湿度，然后把若干块已称重的干燥样板放入箱内，定时测定箱内温湿度的变化，做出降湿曲线图，并作出水皿增湿及空箱降湿的空白曲线，结果如图3所示。

由图3可知，水皿可将人工调湿箱在3 h内由相对湿度30%增湿到60%，在8 h内增湿至85%。同水皿等面积的饱和淀粉基调湿涂料板可将人工调湿箱在1 h由相对湿度30%增湿到60%，在5 h内增湿至85%。当将相对湿度为90%调湿箱八孔打开，相当于房间的窗户打开去除湿，图中可以看到在约2 h时，调湿箱的相对湿度由90%降至60%，当将烘至恒重的涂料板置于其中时，在约1.2 h时，箱内的湿度便由90%降至60%，约5 h时，箱内的湿度降至40%。因此，由室温自交联淀粉接枝乳液制取的调湿涂料具有一定的调湿性能，可用于内墙调湿涂料。

图3 PoSt-g-BMD-A-C涂料吸放湿

2.5 室温自交联马铃薯淀粉接枝乳液基调湿涂料涂层形貌与调湿机理

室温自交联马铃薯淀粉接枝乳液调湿涂料平面和截面SEM图如图4所示，由此可以看出涂层结构疏松，内部富含孔道和空隙，表层附有淀粉颗粒，水和气体可以自由通过涂层，所以其耐水性好，可吸放湿，是理想的室内调湿涂料。

图4 PoSt-g-BMD-A-CC涂层SEM形貌

3 结论

用自制室温自交联马铃薯淀粉接枝乳液制得的调湿涂料，不仅达到国家的内墙涂料标准，而且具有一定的调湿性能，可用于建筑物室内墙壁涂装，作为内墙调湿涂料使用。