硅藻土对苯丙内墙涂料性能的影响

http://www.pcrm.hc360.com2015年02月02日10:44 来源:涂料工业T|T

    慧聪涂料原料网讯:随着人们对建筑舒适度和健康度要求的不断提高,尤其是在寒冷的北方,建筑物本身的隔热性和密封性越来越受到重视,因此在建筑物中使用了大量新型建材或在室内使用空调来创造舒服的生活空间,结果产生了许多室内环境问题,如难以排出室外的湿气引起的建筑材料发霉、变质;室内干燥的空气引起的建筑材料、家具等的干裂、变形等,因此,一种可调湿的内墙涂料对室内环境的改善将起到至关重要的作用。

    硅藻土密度很小,仅0.4~0.9g/cm3,能浮于水面,还具有显著的多孔特性,其表面存在无数0.1~0.2μm的微细孔,其微粒子单位面积上的微孔数量比木炭要高出数千倍,因此具有很高的吸附能力。硅藻土表面为大量硅羟基所覆盖,并有氢键存在,羟基也在硅藻土细孔内表面分布,这些羟基是硅藻土具有表面活性、吸附性的本质原因。硅藻土作为填料添加到内墙涂料中,不仅可以降低成本,而且对室内空气具有去湿除臭等作用,可以明显改善室内生活环境。

    本实验分别研究了硅藻土的粒径及添加量对涂膜柔韧性、耐冲击性、涂膜表观等性能的影响,并着重探讨了硅藻土对苯丙内墙涂料吸放湿性能的影响及改善。

    1实验部分

    1.1实验原材料

    羟乙基纤维素、分散剂、润湿剂、杀菌剂、多功能助剂、消泡剂、成膜助剂、苯丙乳液、增稠剂、流平剂、硅藻土等均为工业级,市售;钛白粉:攀枝花天伦化工有限公司;高岭土:唐山麦迪逊高岭土有限公司;滑石粉:海城市他山轻烧镁厂;重质碳酸钙:全兴矿业有限公司;乙二醇:分析纯,市售。

    1.2实验仪器与设备

    试验多用分散机:SDF400,上海微特电机有限公司;

    电子天平:JY10001,上海民桥静谧科学仪器有限公司;

    涂膜冲击器:CJQ-Ⅱ,上海普申化工机械有限公司;

    涂膜锥形弯曲试验仪:ZQ-Ⅱ,上海汇群机电设备有限公司;

    激光粒度分析仪:RISE-2002,济南润之科技有限公司;

    扫描电子显微镜:S-4800,株式会社日立制作所;

    吸放湿评价系统:自制;

    多功能视频显微镜:XTL-1,南京江南光电金相显微镜。

    1.3涂料制备工艺

    (1)将一定量的羟乙基纤维素在搅拌机低速搅拌状态下加入水中,并按一定比例依次加入分散剂、润湿剂等助剂进行混合;

    (2)在搅拌状态下,按比例添加钛白粉、硅藻土等颜填料,高速分散30min后,形成黏稠浆料;

    (3)将一定量的苯丙乳液以及成膜助剂等助剂加入到中低速搅拌的浆料中,搅拌均匀,出料。

    1.4涂膜的制备

    选用一定规格的马口铁板,将表面处理干净,用刷涂法均匀涂刷,室温下干燥成膜。

    1.5性能测试及表征

    1.5.1涂膜表观

    使用多功能视频显微镜对干燥后的涂膜表观进行观察及照片捕捉。

    1.5.2涂膜柔韧性测试

    使用ZQⅡ漆膜锥形弯曲实验仪进行测试,其中心轴是个圆锥体,长200mm,直径从最大38mm延伸至最小3mm。把试板插入固定后,转动上部手柄,使试板紧贴圆锥体表面挠曲,观察引起涂层破坏的最小直径即代表该涂层的柔韧性。

    1.5.3涂膜耐冲击性测试

    涂膜耐冲击性测试按GB/T1732—1993进行。

    1.5.4吸放湿性能测试

    硅藻土和相关涂膜的吸放湿性能测试按照JC/T2002—2009进行。

    2结果与讨论

    2.1硅藻土粒径对涂膜性能的影响

    2.1.1硅藻土粒径分析

    因硅藻土中存在杂质,考虑到杂质会对硅藻土涂料的吸放湿性产生影响,因此,将硅藻土过筛筛分成不同粒径进行分析。从硅藻土过筛情况来看,粒径小于75目时,筛出的硅藻土有部分为黑色杂质,而粒径越小,硅藻土杂质越少,硅藻土颜色也越趋于白色。选取75~100目、100~200目、200~300目、原土样4种不同粒径范围的硅藻土进行分析,并对这4种不同粒径范围的硅藻土进行了SEM扫描电镜分析,结果如图1所示。

图1 不同粒径硅藻土的内部孔结构扫描电镜照片

图1 不同粒径硅藻土的内部孔结构扫描电镜照片

    从图1可以看出,不同粒径的硅藻土内部都分布着大小不一的孔径,孔径为100~500nm,由此可见,粒径大小与孔径大小并无直接关联。

    2.1.2不同粒径硅藻土的吸放湿性能比较

    硅藻土的吸放湿性能与它的物理结构和化学结构密切相关,一般来说,比表面积的大小与吸附量的多少成正比;而硅藻土孔径的大小也与吸附质在孔内的扩散速率成正比。如表1所示,不同粒径范围的硅藻土吸放湿性能也有所差异。

表1 不同粒径硅藻土的表面积及其吸放湿性能

表1 不同粒径硅藻土的表面积及其吸放湿性能

    从表1还可以看出,随着粒径的减小,比表面积也随之增大,硅藻土的吸放湿性能变好。这是因为,

    粒径越小的硅藻土,比表面积越大,其表面的羟基越多,其表面活性及吸附性就越好,从而吸放湿性能就越好。

    2.1.3不同粒径的硅藻土对涂膜吸放湿性能的影响

    当硅藻土与苯丙乳液结合制成硅藻基内墙涂料时,硅藻土的多孔结构仍起到很好的吸附作用。实验考察了不同粒径的硅藻土添加量为苯丙内墙涂料颜填料总量为58%时涂膜吸放湿性能的变化,结果如表2所示。

表1 硅藻土粒径对涂膜吸放湿性能的影响

表1 硅藻土粒径对涂膜吸放湿性能的影响

    由表2可以看出,不同粒径的硅藻土制成的苯丙内墙涂料均具有一定的吸放湿性能,且涂膜吸放湿性

    能最好的是添加200~300目硅藻土的苯丙内墙涂料。由此可见,硅藻土的吸放湿性能越好,硅藻基内墙涂料的吸放湿性能也越好。

    2.1.4不同粒径硅藻土对涂膜表观的影响

    图2为使用多功能视频显微镜,在放大倍数为40倍时对不同粒径硅藻基苯丙内墙涂料涂膜表观进行拍照,随着硅藻土粒径的改变,涂膜外观的变化如图2所示。

表1 添加不同粒径硅藻土的涂膜表现的显微镜照片

图2 添加不同粒径硅藻土的涂膜表现的显微镜照片

    从图2可以看出,随着硅藻土粒径的改变,涂膜表面细腻均匀程度的好坏依次为200~300目、100~200目、原土样、75~100目。因此,硅藻土粒径越小,硅藻土内墙涂料涂膜越细腻光滑。

    由以上实验得出,当选择200~300目的硅藻土添加到苯丙内墙涂料中时,涂膜的综合性能最好。以下实验则选择添加200~300目的硅藻土制备的硅藻基内墙涂料进行性能测试。

    2.2硅藻土的添加量对涂膜性能的影响

    2.2.1硅藻土添加量对涂膜基本性能的影响

    随着硅藻土添加量的增加,涂膜柔韧性的变化如表3所示。

表3 添加不同比例的硅藻土时涂膜的柔韧性

表3 添加不同比例的硅藻土时涂膜的柔韧性 

    从表3可以看出,随着硅藻土添加比例的增加,涂膜的柔韧性变差。

    随着硅藻土添加量的改变,涂膜的耐冲击性也有所改变,在实验过程中,添加硅藻土后的涂料,在耐冲击实验过程中无剥落、无裂纹现象出现,只是在重锤下落后出现皱皮现象,所以只以出现皱纹时下落的高度来判定耐冲击性能的优劣。如表4所示,随着硅藻土添加比例的增大,涂膜耐冲击性不断变差。

表4 添加不同比例的硅藻土时涂膜的耐冲击性

表4 添加不同比例的硅藻土时涂膜的耐冲击性

    添加不同比例的硅藻土之后的涂膜之所以有如上变化,是因为成膜物质的多少决定涂膜的柔韧性及耐冲击性,因此,涂膜的耐冲击性和柔韧性都随硅藻土的添加比例的增加而变差。

    2.2.2硅藻土的添加量对涂膜吸放湿性能的影响

    随着硅藻土添加量的增加,涂膜吸放湿性的变化如表5所示。

表5 添加不同比例的硅藻土时涂膜时吸放湿性能

表5 添加不同比例的硅藻土时涂膜时吸放湿性能

    由表5可以看出,随着硅藻土用量的增加,涂膜的吸放湿率均先增大后减少,其用量为60%时涂膜的吸放湿性能最佳。

    从表3-表5中可以看出,当添加60%硅藻土时,硅藻土基内墙涂料的综合性能最好。

    2.3实验基础配方

    在多次对比试验后,最后选出硅藻土基苯丙内墙涂料最佳配方,如表6所示。

    研制的硅藻土基苯丙内墙涂料不仅符合合成树脂乳液内墙涂料GB/T9756—2009的基本性能要求,而且具有良好的吸放湿性能,结果如表7所示。

    3结语

    (1)随着硅藻土粒径的增大,硅藻土本身的吸放湿性能变差,涂膜的吸放湿性能变差。

表6 硅藻土基苯丙内墙涂料最佳配方

表6 硅藻土基苯丙内墙涂料最佳配方

表7 硅藻土基苯丙内墙涂料的性能

表7 硅藻土基苯丙内墙涂料的性能

    (2)硅藻土添加比例增加,涂膜的柔韧性及耐冲击性有所下降,但吸放湿性能有所增加。

    (3)通过此实验可以确定,使用200~300目的硅藻土,并且添加量为60%时,得到硅藻土基苯丙内墙涂料的吸放湿等综合性能最好。

责任编辑:梁刚

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