淀粉十二烷基糖苷在墙衣中的分散性

谢红璐，陈燕玲，吴 婧

(宁德师范学院 化学与材料学院，福建 宁德 352100)

墙衣是近年来在室内壁材市场上出现的新一代墙面装饰材料，在原料选择上以环保为原则，采用木质纤维和天然纤维，为增加平面效果还添加云母、金葱粉、珠光粉等固体颜料，配方组成与传统涂料有明显区别[1-2]。在墙衣制浆过程中，由于原料种类较多，尤其纤维原料、固体颜料与其它原料性质差异较大，浆料分散困难，容易发生沉降，给涂装带来不利影响。解决办法是加入分散剂，而涂料分散剂多为高聚物，体系黏度偏大，润湿性能往往达不到要求，一些分散润湿性能较强的低相对分子质量表面活性剂可能成为选择。

烷基糖苷因糖基结构上含有丰富的羟基，亲水性较强，具有优良的分散、润湿、乳化及复配等特性，主要应用于食品、日化、石化等行业[3]。与烷基芳磺酸盐、脂肪醇聚氧乙烯醚等传统表面活性剂不同，其生物降解性好、皮肤刺激性低，更适用于环保产品助剂[4]。同时制备工艺较为简单，一般制法是由淀粉或葡萄糖与脂肪醇缩合而成，成本相对低廉[5]。

淀粉十二烷基糖苷(APG)的淀粉原料来自甘薯，采用醇交换法合成，将其添加到含有稻草、棉纤维的墙衣中用作分散润湿剂，考察墙衣体系的分散润湿性、流动性及分散稳定性，并与传统分散剂萘磺酸盐甲醛缩合物(NNO)、辛基酚聚氧乙烯醚(OP)进行比较。

1 实验部分

1.1 实验原料

APG，实验室自制；NNO、OP，均为工业品。墙衣配料包含稻草、棉纤维、云母粉及胶料等，实验室自制。

1.2 实验方法

1.2.1分散润湿性测定

称取等量的墙衣配料，按质量分数0.6%分别添加分散剂APG、NNO及OP，室温下搅拌溶解。设置磁力搅拌器的转速分别为3、6、12、30、60 r/min，经涂4杯测其黏度。

1.2.2流动性测定

重复1.2.1步骤，制备APG、NNO及OP分散试样。按GB/T 21089.1—2007《建筑涂料水性助剂应用性能试验方法》第1部分执行。

1.2.3分散稳定性测定

①分散剂用量对沉降体积的影响。称取等量的墙衣配料，按质量分数0.2%、0.4%、0.6%、0.8%、1.0%分别添加分散剂APG、NNO及OP，室温下搅拌溶解，调节pH值为8。将待测分散试样静置48 h，读取下层沉降物所占体积，即沉降体积。

②储存时间对沉降体积的影响。重复1.2.1步骤制备分散试样，将待测分散试样分别静置0、6、12、18、24 h，记录沉降体积。

2 结果与讨论

2.1 分散润湿性

为改善墙衣装饰材料的外观，需要添加云母粉、金葱粉、珠光粉等颜料粒子改变光学性能，以及添加稻草、棉纤维等填料改善装饰图案和手感。稻草和棉纤维等组分与颜料粒子性质区别较大，二者混合在浆料中分散润湿较为困难，需要借助分散剂，实现空气-固体界面向液体-固体界面的转换。选择APG、OP、NNO三种分散剂，在墙衣配方中以质量分数0.6%添加，体系pH值调整为8，实验结果如图1所示。

图1 搅拌转速对墙衣浆料分散润湿性的影响

搅拌转速对APG、OP、NNO三种分散体系的黏度影响较大，随着转速增加，墙衣浆料的黏度呈下降趋势。当转速为6 r/min时，分散剂APG、OP、NNO体系的黏度在71～85 mm2/s，其中NNO体系的黏度较大，对颜料粒子增稠性较好，APG、OP体系则黏度较低，分散润湿性较好。在结构上，NNO属于萘磺酸盐甲醛缩合物，对颜料粒子有一定分散性，但对棉麻等植物纤维缺少亲和力，导致其在墙衣体系中润湿力不强。APG、OP均属于非离子表面活性剂，前者是多元醇型，后者是聚氧乙烯型，在墙衣水溶液中能显著降低固液界面张力，但APG羟基基团的水合作用强于OP环氧乙烷基团，不仅对颜料粒子，对植物纤维也具有较好的分散润湿性。

2.2 流动性

APG、OP这种低黏度分散体系，有利于墙衣浆料的流动，在涂装过程中易于铺展成膜。但黏度只给出了流动的难易程度，考察墙衣浆料流动性，还应考虑其流动时的触变性。墙衣组成原料复杂，性质差异较大，在外力作用变化时，黏度性质受影响较大。触变指数能够反映材料维持或恢复自身流动性质的一种能力，为达到流动和流平的目的，要求触变指数越低越好。

从图2可以看出，三种分散剂触变指数范围在2～3，其大小排序为OP>APG>NNO。其中APG、NNO体系触变指数较低，使墙衣浆料在流动时达到触变指标，而OP触变指数则偏高。APG兼顾了流动和触变双重性质，符合墙衣流动性要求，而NNO和OP在流动性方面性质较单一。APG的这种性质对颜料粒子而言，将保持一定的流动性，使墙衣涂膜均匀程度增加，遮盖力增强，材质色彩绚丽；而对植物纤维材料，将使墙衣表面纹理突出，图案生动。

图2 不同分散剂的触变指数

2.3 分散稳定性

将墙衣原料制备成料浆后，应保持分散体系的稳定性，加入分散剂可防止颜料粒子和植物纤维在分散体系中发生絮凝或结块。图3给出了APG、OP、NNO三种分散剂用量对墙衣分散体系中沉降体积的影响。在分散剂用量0.2%～1%内，三种分散体系中沉降体积均随着分散剂用量增加而逐渐减少，在分散剂用量1%时，各体系沉降体积较为接近，表明添加分散剂可以延缓墙衣浆料发生沉降。在相同用量下，NNO体系沉降体积较小，APG体系居中，OP体系较大。NNO自身相对分子质量较高，可以将颜料粒子及纤维料间隔开，同时较多的磺酸基会产生较强的静电斥力，避免固体颗粒的聚集，从而沉降体积较小。APG与OP不含阴离子基团，不能产生静电斥力，主要吸附在固体颗粒表面，防止颗粒团聚，因而需要更高的分散剂用量。

图3 分散剂用量对沉降体积的影响

在封闭容器中储存一段时间后，颜料粒子与植物纤维容易从墙衣料浆中沉降下来，在容器底部凝聚成块状物。这些块状物即使通过手工搅拌也难以与液体部分重新混合均匀，产品外观和涂装性能明显受到影响。由图4可知，在24 h内各分散体系均出现少量沉淀物，随着储存时间延长，沉降体积相应增加，在6 h后，沉降体积增加趋缓。在延缓沉降能力上，各体系差别明显，NNO分散稳定性最强，APG次之，OP最弱。沉降层以颜料粒子为主，稻草和棉纤维相对较少，因而NNO分散效果较好，体系长时间保持稳定。APG对固体颗粒吸附性能较强，体系相对OP更为稳定。

图4 储存时间对沉降体积的影响

3 结论

淀粉十二烷基糖苷具有良好的分散润湿性、流动性及稳定性，做分散剂可使墙衣获得较好的分散性能。在分散润湿性上其优于NNO、OP，比NNO更适于分散含有植物纤维的体系。在流动性上APG兼顾流动性和触变性，从触变指数看，其流动性仅次于NNO，明显优于OP。在分散稳定性上其具有延缓墙衣料浆沉降的能力，可保持墙衣料浆长时间相对稳定。由于淀粉十二烷基糖苷生物降解性优良，对制备环保性墙衣材料较为适合。